phương pháp dự báo độ lún công trình dựa vào chuỗi số liệu trắc địa

LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay quá trình xây dựng cơ sở hạ tầng ở nước ta đang phát triển rất
mạnh mẽ. Các công trình công nghiệp, công trình xây dựng công trình giao
thông được tiến hành xây dựng rất nhiều.
Trong quá trình sử dụng các công trình xây dựng công trình công
nghiệp nói trên có thể bị trồi lún. Thời gian tắt lún của chúng có thể dài ngắn
khác nhau tuỳ thuộc vào tính chất cơ lý của nền đất đá dưới chân công trình
cũng như tải trọng bản thân công trình và tác động của điều kiện ngoại cảnh.
Lún của công trình kéo theo những biến dạng khác làm hư hại tới công trình
và có thể gây ra những hậu quả nghiêm trọng.
Trong thực tế, chúng ta mối chỉ quan tâm tới công tác đo lún công trình
mà chưa qua tâm tới vấn đề dự báo lún. Dự báo lún công trình giúp cho
những nhà quản lý có kế hoạch duy tu, bảo dưỡng công trình, ngăn chặn
những hậu quả xấu có thể xảy ra đối với công trình…Vì thế công tác dự báo
độ lún công trình có ý nghĩa xã hội và kinh tế hết sức sâu sắc
Nhận thức được tầm quan trọng của công tác dự báo độ lún công trình
nên khi được giao làm đồ án tốt nghiệp em đã chọn đề tài: “phương pháp dự
báo độ lún công trình dựa vào chuỗi số liệu trắc địa”.
Nội dung của đồ án được trình bày trong ba chương:
Chương 1: Tổng quan về chuyển dịch và biến dạng công trình
Chương 2:Quan trắc độ lún công trình bằng phương pháp trắc địa
Chương 3: Dự báo độ lún công trình theo số Liệu trắc địa.

1


Do thời gian và trình độ bản thân còn hạn chế nên cuốn đồ án không
tranh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của
các Thầy,Cô giáo cùng các bạn để đồ án được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn Thầỵ Nguyễn Văn Quang đã hướng dẫn tận
tình sâu sắc trong suốt quá trình làm đồ án.

Em cũng xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô giáo trong Khoa cùng
bạn bè đã động viên, giúp đỡ em hoàn thành cuốn đồ án này.
Hà Nội, tháng 9 năm 2015
Sinh viên: Bàn Văn Huy

2


CHƯƠNG1: TỔNG QUAN VỀ CHUYỂN DỊCH VÀ BIẾN DẠNG
CÔNG TRÌNH
1.1 NHỮNG KHÁI NIỆM CHUNG
1.1.1 Khái niệm về chuyển dịch và biến dạng công trình
a.Chuyển dịch công trình
Chuyển dịch công trình là sự thay đổi vị trí của công trình trong không
gian và theo thời gian.
Chuyển dịch công trình được chia làm hai loại:
*

Chuyển dịch thẳng đứng (sự trồi lún): là chuyển dịch thẳng đứng

của công trình theo phương dây dọi.
*

Chuyển dịch ngang: là sự chuyển dịch của công trình trong mặt

phẳng nằm ngang.
b. Biến dạng công trình

Biến dạng công trình là sự thay đổi hình dạng, kích thước của công
trinh theo thời gian.

Trong thực tế, có rất ít công trình biến dạng đều nhau và chỉ có một số
công trình có giá trị biến dạng nằm trong giới hạn cho phép.
Các biến dạng thường gặp là cong, vặn xoắn, rạn nứt công trình. Nếu
công trình bị biến dạng nghiêm trọng thì có thể gây nên sự cố.
*

Độ vặn xoắn công trình là hiện tượng các phần tử của công trình bị

biến dạng không đều theo các hướng khác nhau làm cho vị trí không gian của
các điểm trên công trình bị thay đổi dẫn tới sự trồi lún, nghiêng không đều
trên từng bộ phận.
3


*

Độ cong của công trình là hiện tượng biến dạng làm cho vị trí hình

thể không gian của công trình bị uốn cong so với vị trí ban đầu.
*

Vết nứt giữa các liên kết công trình theo các hướng khác nhau hoặc

do hiện tượng trồi lún không đều hay do kết cấu công trình không đảm bảo kỹ
thuật.
1.1.2. Nguyên nhân của chuyển dịch, biến dạng công trình
Các công trình bị chuyển dịch, biến dạng là do tác động của hai nhóm
yếu tố chủ yếu là tác động của điều kiện tự nhiên và quá trình xây dựng, vận
hành công trình
*

Tác động của các yếu tố tự nhiên bao gồm:

a - Khả năng lún, trượt của lớp đất đá dưới nền móng công trình và các
hiện tượng địa chất công trình, địa chất thuỷ văn khác.
b - Sự co giãn của đất đá.
c - Sự thay đổi của điều kiện thuỷ văn theo nhiệt độ, độ ẩm và mực
nước ngầm.
*

Các yếu tố liên quan đến quá trình xây dựng, vận hành công trình:

a - Do tải trọng công trình
b - Do sự hoạt động của máy móc,thiết bị trong công trình, hoạt động
của các phương tiện giao thông.
c - Sự suy yếu của nền móng công trình do thi công các công trình
ngầm dưới công trình.

4


d - Sự sai lệch trong khảo sát địa chất công trình, địa chất thuỷ văn.
e - Do sai lệch trong tính toán, thiết kế.

5


1.1.3. Đặc tính và các tham số chuyển dịch thẳng đứng (độ lún)
a) Độ lún tuyệt đối
Độ lún tuyệt đối của một điểm 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 sau đó.
Độ lún tuyệt đối của các điểm khác nhau trong công trình có giá trị
bằng nhau thì lún đó được coi là lún đều. Lún đều chỉ xảy ra khi áp lực của
công trình và mức độ chịu nén của các lớp đất đá ở những điểm khác nhau là
như nhau. Độ lún không đều xảy ra khi áp lực lên nền móng công trình và
mức độ chịu nén của các lớp đất đá là khác nhau. Lún không đều làm cho
công trình bị nghiêng, cong,vặn xoắn và các biến dạng khác. Biến dạng lớn
có thể gây nên hiện tượng nứt, gãy ở nền móng và tường của công trình.
b) Độ lún tương đối
Khi có ít nhất hai chu kỳ đo, có thể tính được độ lún tương đối của các
công trình theo công thức sau:
Độ lún tương đối của mốc thứ j trong chu kỳ đo thứ i được xác định
theo:
SjHji-Hji-1

(1.1)

Trong đó: Hji là độ cao của mốc thứ j trong chu kỳ đo thứ i
Hji-1 là độ cao của mốc thứ j trong chu kỳ đo thứ i-1
c ) Chênh lệch tương đối độ lún của hai điểm: là tỷ số giữa hiệu độ lún
vào khoảng cách giữa hai điểm đó:
d) Độ nghiêng của nền móng công trình : là tỷ số giữa hiệu độ lún giữa
hai điểm ở hai đầu công trình và chiều dài công trình.
6


e ) Độ cong của công trình: Độ cong tương đối của công trình là tỷ số
giữa tên trương cung và dây cung
Độ cong tuyệt đối dọc theo trục công trình:

(1.2)
1,2, 3 là số hiệu của 3 điểm đo độ lún phân bố dọc theo trục công trình
theo thứ tự 1,2, 3 (đầu, giữa, cuối).

Hình 1.1 Sơ đồ lún các điểm dọc theo trục công trình.
f)

Độ vặn soắn tương đối: của công trình được đặc trưng bằng góc

g) Độ lún trung bình của nền móng Stb

Độ lún trung bình của công trình trong chu kỳ đo thứ i được xác định
theo công thức:
(1.3)
Độ lún trung bình của công trình từ khi bắt đầu đo đến chu kỳ đo thứ i
là:
(1.4)
Trong đó: là diện tích của nền móng chịu ảnh hưởng của mốc lún thứ j,
p là diện tích của toàn bộ nền móng công trình.
Thông thường, có thể tínhđộ lún trung bình theo công thức sau:
(1.5)
7


Trong đó: n là số mốc lún được đo trên công trình.
h) Tốc độ lún của công trình

Tốc độ lún trung bình của công trình trong chu kỳ đo độ lún thứ i được
tính theo công thức sau:
.30

(1.6)

Tốc độ lún trung bình tổng cộng của công trình từ chu kỳ đầu tiên đến
chu kỳ đo hiện tại được tính theo công thức:
(1.7)
Trong đó: 30 là số ngày trong tháng.
và là tốc độ lún tính theo đơn vị mm/tháng
t là khoảng thời gian giữa hai chu kỳ kề trước và chu kỳ hiện tại (tính
bằng ngày) T là khoảng thời gian giữa hai chu kỳ đo đầu tiên và chu kỳ đo
hiện tại(tính bằng ngày).
i)

Độ lún lệch của công trình:là hiệu độ lún lớn nhất giữa hai điểm

trên công trình:
(1.8)
k ) Biểu diễn đồ họa quá trình lún
Độ lún công trình có thể được thể hiện bằng phương pháp đồ họa, cách
thể hiện này cho phép cảm nhận độ lún công trình một cách trực quan. Thông
thường kết hợp phân tích đồ hoạ kết hợp phân tích số sẽ cho phép phân tích,
đánh giá chuẩn xác hơn.Có ba loại biểu diễn đồ hoạ thường gặp là:
1. Biểu đồ lún công trình theo hướng chỉ định (Hình 1.2).

8


Hình
1.2

Biểu

đồ

lún

công

trình

theo

hướng
chỉ định trực quan công trình trong không gian ba chiều.
Biểu đồ lún theo hướng chỉ định cho phép đánh giá độ lún công trình

trong không gian hai chiều ở cùng một thời điểm so sánh. Trục ngang đánh
dấu vị trí điểm quan trắc, trục đứng thể hiện giá trị độ lún của các điểm đó. Ở
chu kỳ quan trắc cần đánh dấu các vị trí tương ứng với độ lún của điểm quan
trắc, nối lần lượtcác điểm đánh dấu sẽ được một đường gấp khúc thể hiện biểu
đồ lún công trình theo hướng chỉ định trong từng chu kỳ quan trắc.
2. Biểu đồ lún theo thời gian của các điểm kiểm tra (Hình 1.3)

Hình 1.3 Biểu đồ lún theo thời gian của các điểm kiểm tra
9


Biểu đồ lún theo thời gian của các điểm kiểm tra cho phép thể hiện độ
lún của các điểm đó theo thời gian. Trục ngang thể hiện thời gian,trên trục
này đánh dấu thời điểm thực hiện quan trắc độ lún các điểm, trục đứng thể

hiện giá trị độ lún của các điểm. Đối với mỗi điểm kiểm tra đánh dấu vị trí độ
lún ở từng chu kỳ quan trắc và nối các điểm đánh dấu tuần tự chu kỳ đầu đến
chu kỳ cuối sẽ thu được đường biểu đồ lún theo thời gian
3. Bình đồ lún công trình (Hình 1.4)

Hình 1.4 Bình đồ lún công trình
Bình đồ lún cũng được thể hiện tương tự như cách thể hiện địa hình
bằng các đường đồng mức. Trên sơ đồ mặt bằng công trình, tại vị trí điểm
quan trắc ghi giá trị độ lún ở một chu kỳ. Dùng phương pháp nội suy nối các
đườngcócùng giá tri độ lún sẽ thu được đường đẳng lún.

1.2. CÁC QUY ĐỊNH CHUNG TRONG QUAN TRẮCCHUYỂN DỊCH
VÀ BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH
Tổ chức quan trắc chuyển dịch, biến dạng công trình cần căn cứ vào
tầm quan trọng của công trình, tình hình địa chất tại công trường, vị trí các
mốc chuẩn, mốc quan trắc.
Việc quan trắc được tiến hành ngay từ khi xây xong phần móng công
trình cơ quan tổ chức đo xác định và theo dõi chuyển dịch và biến dạng công
trình là chủ đầu tư.
10


Độ chuyển dịch và biến dạng của nền móng công trình cần phải đo một
cách hệ thống và báo cáo kết quả kịp thời theo chu kỳ, để nhận được các
thông số chuyển dịch, biến dạng của nền móng đồng thời kiểm tra những số
liệu dự tính về độ chuyển dịch, biến dạng của công trình cho từng loại nền.
Việc quan trắc chuyển dịch, biến dạng được tiến hành thường xuyên cho đến
khi đạt được độ ổn định. Đồng thời cũng có thể dừng ngay việc quan trắc nếu
như trong quá trình đo, giá trị chuyển dịch, biến dạng theo chu kỳ của điểm
quan trắc thay đổi trong giới hạn độ chính xác cho phép.

Kết quả quan trắc dùng để đánh giá kiểm chứng lại lý thuyết của các
giải pháp nền móng. Đồng thời, nó còn làm cơ sở để đưa ra những biện pháp
cần thiết phòng tránh sự cố có thể xảy ra.
Trước khi quan trắc chuyển dịch, biến dạng công trình cần nghiên cứu
và tham khảo các tài liệu sau:
-Đặc điểm về nền, móng quy mô xây dựng của công trình và yêu cầu
kỹ thuật hoặc quy phạm về giá trị chuyển dịch, biến dạng cho phép.
-Mặt bằng tổng thể của công trình.
-Mặt bằng, mặt cắt của từng công trình riêng biệt
-Các kết quả về khảo sát địa kỹ thuật.
-Sơ đồ tải trọng tác động lên nền đất.
Khi tiến hành quan trắc chuyển dịch, biến dạng công trình cần căn cứ
vào yêu cầu, nhiệm vụ để lựa chọn giải pháp kỹ thuật.
Máy và dụng cụ đo phải có tính năng kỹ thuật phù hợp, đảm bảo độ
chính xác và cần được kiểm tra, kiểm nghiệm chặt chẽ trước khi đo.

11


Việc quan trắc chuyển dịch, biến dạng công trình được tiến hành theo
các giai đoạn sau:
-Lập chương trình đo: Trong đó nêu mục đích, nhiệm vụ của công tác.
Cụ thể là chuẩn bị kế hoạch đo đạc và lựa chọn phương pháp đo.
-Tổ chức đo: Bao gồm việc xác định khối lượng công việc,chuẩn bị
mốc,kiểm nghiệm máy, mia và đo ngoài thực địa theo các chu kỳ.
-Xử lý số liệu đo đạc: Bao gồm việc kiểm tra kết quả đo ngoài thực địa,
bình sai và tính toán các giá trị chuyển dịch, biến dạng, đánh giá độ chính xác
kết quả đo.
-Tổ chức nghiệm thu.
Hiện nay, ở Việt Nam việc tổ chức quan trắc chuyển dịch công trình

thường được thực hiện bằng phương pháp trắc địa, nguyên lý chung để quan
trắc là xác định vị trí của một điểm quan trắc ở các chu kỳ trong một hệ toạ độ
thống nhất. Cụ thể đối với quan trắc độ lún công trình là xác định độ lún tuyệt
đối tại từng vị trí quan trắc và các tham số lún chung của công trình. Độ lún
tuyệt đối được xác định thông qua các mốc quan trắc lún gắn tại những vị trí
chịu lực của công trình. Số lượng mốc quan trắc tại mỗi công trình phụ thuộc
vào điều kiện nền móng, kết cấu, quy mô, kích thước của công trình đó. Độ
lún của các mốc quan trắc đặc trưng cho độ lún công trình ở vị trí mà mốc
được gắn.
Phương pháp quan trắc là đo cao chính xác trong mỗi chu kỳ để xác
định độ cao của các đỉểm mốc tại thời điểm đo trong một hệ độ cao thống
nhất ngay từ chu kỳ đầu tiên. Hệ độ cao này có thể là hệ độ cao Quốc gia hoặc
hệ độ cao giả định nhưng yêu cầu là các mốc cơ sở (khống chế độ cao) được

12


chọn là cơ sở so sánh phải có độ ổn định trong suốt thời kỳ quan trắc chuyển
dịch công trình.
1.3 THỰC TRẠNG CHUYỂN DỊCH VÀ BIẾN DẠNG CÔNG
TRÌNHHIỆN NAY
Ở nước ta, trong các năm 1988-1995 để phục vụ cho công tác quan trắc
biến dạng sụt lún thành phố do khai thác nước ngầm dưới đất, đã xây dựng
một mạng lưới độ cao hình học hạng II, trong đó phần lớn các mốc quan trắc
bố trí tại các lỗ khoan thăm dò và khoan khai thác nước. Nhờ đó, kết quả đo lặp trong
khoảng thời gian 7 năm đã bước đầu đánh giá được mức độ sụt lún của thànhphố.
1.3.1 Một số nhà dân dụng
Hiện nay có rất nhiều công trình xây dựng dân dụng, công nghiệp qua
thời gian sử dụng bị chuyển dịch biến dạng như trượt, lún, nghiêng, rạn nứt…
Các công trình bị lún, biến dạng thường tập trung ở thành phố, thị xã.

Đặc biệt là ở thành phố Hà Nội hiện đang có rất nhiều công trình bị biến
dạng.Do ảnh hưởng của tính chất địa chất dưới lòng thành phố cũng như quá
trình xây dựng và vận hành công trình. Cụ thể có thể kể ra một số công trình
như: nhà B2 Ngọc Khánh, khu tập thể Thành Công (nhà B2, B7). Đây là
những khu tập thể đã được xây dựng từ lâu, qua quá trình sử dụng, đến nay
các công trình các ngôi nhà đã bị biến dạng và kết quả đo được là: Độ lún
tổng cộng 60-70 cm.
Đặc biệt, một số nhà bị biến dạng rất nghiêm trọng, gây ảnh hưởng tới
an toàn và tính mạng của người dân. Ví dụ như nhà T1Thành Công, nhà đã bị
biến dạng rất lớn, có thể xảy ra đổ vỡ bất cứ lúc nào. Ngoài ra các công trình
bị nứt, nghiêng như nhà B, C, D của bệnh viện Nhi Thuỵ Điển có vết nứt 6-7 cm.

13


Hình 1.5. Biến dạng công trình khu liên hợp thể thao quốc gia
Các công trình bị trượt thường nằm ở sườn đồi, sườn núi. Đó là do đặc
điểm địa chất dưói nền móng của công trình. Các hiện tượng sói mòn, sạt lở
sảy ra làm cho công trình bị trượt theo.
Theo Sở TN&MT TP.HCM, trên địa bàn thành phố hiện có hơn
200.000 giếng khoan với tổng công suất khai thác trên 1 triệu /ngày đêm, gấp
5 lần so với quy hoạch.
Trong khi đó, năm 1999, toàn thành phố mới có khoảng 95.828 giếng
khai thác nước ngầm, mật độ trung bình 46 giếng/k.Như vậy, chỉ hơn 10 năm,
thành phố đã có thêm hơn 100.000 giếng, chứng tỏ tình trạng lạm dụng khai
thác nước ngầm đã đến mức báo động.
Theo các nhà khoa học, khai thác nước ngầm là cần thiết nhưng việc
khai thác đó phải bảo đảm thời gian để lượng nước bù đắp lại. Với thực tế tại
TP.HCM, do không đảm bảo được các yêu cầu trên nên mực nước ngầm ngày
càng hạ thấp kéo theo hiện tượng lún mặt đất.

Từ năm 2000 đến 2012 mỗi năm tụt giảm từ 1,5 đến 2m. Các tầng chứa
nước ngầm đang bị tụt giảm nghiêm trọng do tình hình khai thác nước ngầm
tại thành phố hiện nay đã vượt mức 600.000 m3/ngày trong khi lượng nước
bổ cập dưới 200.000 m3/ngày. Số liệu quan trắc của Liên đoàn Quy hoach và
14


Điều tra tài nguyên nước miền Nam cho thấy, mực nước ngầm hạ thấp theo
từng địa điểm. Ở Bình Chánh, Nhà Bè mỗi năm giảm từ 0,5 – 0,7m, ở huyện
Củ Chi mỗi năm cũng giảm 0,8m.
Còn kết quả nghiên cứu “Quan trắc biến dạng mặt đất khu vực
TP.HCM bằng kỹ thuật Insar vi phân” do Trung tâm Địa tin học (thuộc Khu
công nghệ phần mềm ĐH Quốc gia TP) thực hiện cho thấy, nhiều khu vực tại
thành phố đang bị lún cục bộ, tốc độ trung bình 10 mm/năm. Nhiều khu vực ở
17 quận, huyện có tốc độ lún trên 10 mm/năm. Đặc biệt, những khu vực đô
thị hóa nhanh thuộc các quận 2, 6, 7, 8, 9, 12, Tân Phú, Bình Thạnh, Thủ Đức
và các huyện Bình Chánh, Hóc Môn, Nhà Bè có tốc độ lún trên 15 mm/năm.
Điển hình như quận 6 (lún 5-20 cm/năm), quận Bình Tân (14 cm/năm), thị
trấn An Lạc - quận Bình Tân (12 cm/năm). Dự báo đến năm 2020, nhiều khu
vực ở TP độ lún tăng 12 - 22 cm. Sở TN&MT TP.HCM nhận định, mặt đất
trên địa bàn thành phố đang bị biến dạng mạnh do mực nước ở các tầng khai
thác bị giảm, phát triển đô thị, địa chất yếu.

Hình 1.6 Sụt lún mặt đất do khai thác nước ngầm
1.3.1 Một số công trình công nghiệp.
Hiện nay, nước ta đã xây dựng được khá nhiều công trình lớn như: nhà
máy thuỷ điện Hoà Bình, thuỷ điện YALY... là những công trình có tầm cỡ,
mang lại nguồn lợi kinh tế lớn cho đất nước.
15

Bên cạnh đó còn có các nhà máy, xí nghiệp được xây dung trên khắp
các vùng của tổ quốc. Các công trình nhà máy, xí nghiệp xây dựng đã lâu do
ảnh hưởng của nhiều yếu tố nên đã bị chuyển dịch, biến dạng gây ảnh hưởng
tới điều kiện kỹ thuật và năng suất sản xuất. Ví dụ như nhà máy xi măng
Hoàng Thạch, Silô bột liệu 362 của dây chuyền 2 đã có:
-

Độ lún tổng cộng là 40 cm

-

Độ lún lệch là 16 cm

-

Độ nghiêng của silô đó là 40 cm trên độ cao 70 m.

Các công trình kể trên phần nhiều là do ảnh hưởng của quá trình vận
hành công trình. Các silô đã không đảm bảo được tải trọng thiết kế dẫn tới
làm giảm năng suất và chất lượng của nhà máyl
Ví dụ: Silô 362, tải trọng thiết kế là 25000 tấn nhưng do bị lệch nên chỉ
được phép cấp tải 16.000 tấn nghĩa là chỉ sử dụng 2/3 tải trọng thiết kế.
Với những công trình bị chuyển dịch, biến dạng như vậy cần phải có
biện pháp xử lý kỹ thuật hoặc phá bỏ để đảm bảo an toàn cho sản xuất và lao
động.
Trên đây chúng tôi chỉ giới thiệu một và công trình điển hình bị biến dạng
ở nước ta. Ngoài ta còn rất nhiều công trình khác mà chúng tôi chưa có điều kiện
đề cập, kiểm tra được.
Như vậy quan trắc lún nói riêng và quan trắc chuyển dịch, biến dạng công

trình nói chung là một việc làm cấp thiết. Về mặt thực tiễn, nó giúp các cơ quan
chủ quản có trách nhiệm xử lý và quản lý công trình một cách hệ thống. Về mặt lý
thuyết, kết quả quan trắc chuyển dịch, biến dạng cho phép chúng ta chính xác hoá
lại các vấn đề, các phương án thiết kế nền móng công trình.

16


CHƯƠNG 2: QUAN TRẮC ĐỘ LÚN CÔNG TRÌNH BẰNG PHƯƠNG
PHÁP TRẮC ĐỊA
2.1 MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA, YÊU CẦU VÀ NHIỆM VỤ CỦA CÔNG
TÁC QUAN TRẮC ĐỘ LÚN CÔNG TRÌNH
2.1.1 Mục đích, ý nghĩa của quan trắc độ lún công trình
Quan trắc độ lún công trình vừa có ý nghĩa khoa học (xác định tính
đúng đắn của phép tính lý thuyết về độ bền vững của công trình) vừa có ý
nghĩa thực tiễn (để sử dụng các công trình bình thường và có biện pháp xử lý
khi phát hiện hệ số chuyển dịch vượt quá giới hạn cho phép).
Quan trắc độ lún công trình là để xác định mức độ chuyển dịch công
trình trong mặt phẳng thẳng đứng, nghiên cứu tìm ra nguyên nhân chuyển
dịch từ đó có biện pháp xử lý, đề phòng tai biến với công trình. Cụ thể là:
a. Xác định giá trị chuyển dịch biến dạng để đánh giá mức độ ổn định
của công trình.
b. Kiểm tra việc tính toán thiết kế công trình
c. Nghiên cứu quy luật chuyển dịch, biến dạng công tình trong những
điều kiện khác nhau và dự đoán chuyển dịch, biến dạng của công trình trong
tương lai. Xác định các loại chuyển dịch, biến dạng có ảnh hưởng đến quá
trình công nghệ, vận hành công trình.
2.1.2 Yêu cầu và nhiệm vụ của công tác quan trắc độ lún công trình
Trong quá trình quan trắc độ lún công trình, yêu cầu đặt ra là:

17

-

Xây dựng hệ thống lưới quan trắc

-

Phân tích độ ổn địnhcủa các mốc cơ sở

-

Tính toán các thông số độ lún


-

Thành lập mô hình dự báo quan trắc độ lún

-

Rút ra các kết luận từ lý thuyết và thực nghiệm.

Để quan trắc chuyển dịch biến dạng một công trình, trước hết cần phải
thiết kế phương án kinh tế - kỹ thuật bao gồm:
a. Nhiệm vụ kỹ thuật
b. Khái quát về công trình, điều kiện tự nhiên và chế độ vận hành
d. Sơ đồ phân bố mốc khống chế và mốc kiểm tra
e. Sơ đồ quan trắc
e. Yêu cầu độ chính xác quan trắc ở những giai đoạn khác nhau

f. Phương pháp và dụng cụ đo
g. Phương pháp chỉnh lý kết quả đo
h. Sơ đồ lịch cho công tác quan trắc
i. Biên chế nhân lực và dự toán kinh phí
2.2 LƯỚI KHỐNG CHẾ VÀ CÁC LOẠI MỐC DÙNG TRONG
QUAN TRẮC ĐỘ LÚN CÔNG TRÌNH
2.2.1 Lưới khống chế
Để đảm bảo tính chặt chẽ và độ chính xác cần thiết cho việc xác định
độ cao cần thành lập một mạng lưới liên kết các mốc trong một hệ thống nhất.
Như vậy mạng lưới độ cao quan trắc lún công trình có cấu trúc là một hệ với
ít nhất gồm hai bậc lưới:
a ) Bậc lưới cơ sở

18


Bao gồm các điểm độ cao cơ sở đặt ngoài công trình có tác dụng là cơ
sở độ cao hoặc đo nối độ cao đến các điểm quan trắc gắn trên thân công trình
trong suốt thời gian theo dõi độ lún công trình và có các yêu cầu sau đây:
-Số lượng các điểm gốc lớn hơn hoặc bằng 3 (vì 3 điểm trở lên mới tạo
được vòng khép kín, lúc đó mới có điều kiện để phân tích, đánh giá mức độ
ổn định của các điểm khống chế cơ sở).
-Không quá xa công trình
-Có yêu cầu cao về mức độ ổn định vị trí, độ cao.
p2

2

R p3
n5

n1

n3

R p1

n4

R p4

Hình 2.1 Sơ đồ lưới khống chế cơ sở
b ) Bậc lưới quan trắc
Bậc lưới này được thành lập bằng cách đo nối liên kết các điểm kiểm
tra gắn trên nền hoặc tường công trình, cùng chuyển dịch với công trình. Các
điểm kiểm tra này gắn chặt vào công trình ở những nơi dự kiến là chuyển dịch
lớn nhất. Do đó thường các điểm này được gắn tại nơi chịu lực chính của
19


công trình và thuận tiện cho quá trình quan trắc. Toàn bộ bậc lưới quan trắc
được đo nối với lưới cơ sở. Khi thiết kế lưới quan trắc nên tạo thành nhiều
vòng để bảo đảm độ vững chắc đồ hình và có điều kiện kiểm tra sai số khép
tuyến trong quá trình đo đạc ở thực địa.

Hình 2.2 Sơ đồ lưới quan trắc

2.2.2 Các loại mốc dùng trong quan trắc độ lún công trình
a) Mốc cơ sở
Mốc cơ sở dùng trong đo lún công trình là mốc khống chế độ cao, là cơ

sở để xác định độ lún công trình. Mốc cơ sở thoả mãn các yêu cầu sau:

20

-

Giữ được ổn định trong suốt quá trình đo độ lún công trình.

-

Cho phép kiểm tra độ tin cậy của các mốc khác.

-

Cho phép dẫn độ cao đến các mốc đo lún một cách thuận lợi.


Vị trí các mốc cơ sở được đặt vào lớp đất tốt, ổn định (có bề dày lớn),
cách nguồn gây ra chấn động lớn hơn chiều sâu của mốc cơ sở đến công trình
(công trình dân dụng và công nghiệp thường là từ 50 – 100 m).
Khi lợi dụng các công trình cũ để đặt mốc cơ sở thì các công trình này
phải hoàn toàn ổn định (không có hiện tượng chuyển dịch, biến dạng). Không
đặt mốc cơ sở tại các công trình có tải trọng động (tải trọng thay đổi).
Tuỳ theo tính chất, diện tích mặt bằng và tầm quan trọng của công
trình, mà thiết kế số lượng mốc cơ sở cho phù hợp với TCVN 9360:2012 và
được chia thành ba loại: A, B, C. Mốc cơ sở loại A là mốc có dạng cọc ống.
Mốc này thường áp dụng khi đo lún các công trình quan trọng xây trên nền
đất đá ổn định, chiều sâu khá lớn, khu vực thi công chịu tác động của lực
động học. Mốc cơ sở loại B là loại mốc có dạng cọc bê tông cốt thép. Mốc
này thường áp dụng khi đo độ lún của các công trình xây dựng trên móng cọc

có chiều sâu đạt đến lớp đất đá tốt được sử dụng để tựa cọc công trình. Mốc
cơ sở loại C là mốc có dạng cọc ngắn hoặc khối bê tông được chôn vào lớp
đất tốt nguyên thổ đầu tiên. Loại mốc này thường áp dụng khi đo độ lún các
công trình dân dụng được xây trên nền đất đá kém ổn định.

21


Mốc cơ sở loại A
22

Mốc cơ sở loại B


Hình 2.3 Mốc cơ sở quan trắc lún công trình
Cấu tạo đầu đo của mốc cơ sở có dạng hình cầu, chỏm cầu bằng thép
không gỉ, bằng đồng hoặc bằng sứ. Phần đầu của các mốc cơ sở cần được xây
bảo vệ có nắp đậy sao cho tác động của mặt đất không làm ảnh hưởng tới vị
trí của mốc.Trong những trường hợp cần thiết hoặc chủ đầu tư yêu cầu thì
dẫn độ cao từ điểm độ cao nhà nước gần nhất vào hệ thống các mốc cơ sở.
c) Mốc quan trắc
Mốc quan trắc lún là mốc được gắn trực tiếp vào các vị trí đặc trưng
cho độ lún công trình. Ví dụ các kết cấu chịu lực trên nền móng hoặc thân
công trình.Mốc này dùng để quan trắc độ trồi lún của công trình. Mốc quan
trắc lún được phân ra như sau:
-Mốc gắn tường, cột.
-Mốc gắn nền.
-Các mốc chôn sâu dùng để quan trắc các lớp đất.
Mốc quan trắc độ lún phải có kết cấu vững chắc, đơn giản và thuận tiện
cho việc đo đạc, khi đặt mia, treo mia, không làm thay đổi độ cao của nó.

Khi thiết kế các mốc quan trắc lún phải nghiên cứu các tài liệu mặt
bằng bố trí móng, mặt bằng công trình để đặt mốc vào đúng vị trí cần thiết kế,
tránh sự phá hỏng hoặc mất tác dụng của mốc trong các chu kỳ đo sau.
Mốc quan trắc lún cần bố trí sao cho phản ánh được đầy đủ nhất về độ
lún toàn công trình và bảo đảm được các điều kiện đo đạc, khi bố trí mốc
quan trắc lún cần tham khảo ý kiến của người thiết kế. Số lượng mốc quan
trắc độ lún cho một công trình cần được tính toán hợp lý sao cho vừa phản
ánh được đầy đủ tinh chất lún của công trình, vừa đảm bảo được tính kinh tế.
23


Khoảng cách giữa các mốc quan trắc độ lún phụ thuộc vào điều kiện địa chất
công trình, cấu tạo máy đo, giá trị độ lún ước tínhvà mục đích của việc đo
lún....
Mốc quan trắc độ lún được đặt sao cho có thể chuyền độ cao trực tiếp
từ mốc này sang mốc khác, đặc biệt ở vị trí có liên quan đến sự thay đổi kết
cấu, đồng thời có thể đo nối với mốc cơ sở một cách thuận lợi nhất.
Mốc quan trắc lún phải được đặt ở những nơi đặc trưng về độ lún
không đều, các vị trí dự đoán là lún mạnh, các kết cấu chịu lực khác nhau, các
vị trí thay đổi về điều kiện địa chất công trình, nơi có thay đổi về tải trọng
công trình...Đối với các công trình công nghiệp và nhà khung chịu lực, mốc
quan trắc độ lún được đặt tại các cột chịu lực theo chu vi của công trình bên
trong sao cho công trình có các mốc được phân bố theo trục ngang, trục dọc
tối thiểu 3 mốc mỗi hướng. Tại khu vực bệ lò hoặc móng máy các mốc qua
trắc lún được bố trí dày hơn theo các trục đối xứng.
Đối với các nhà chung cư cao tầng các sàn tấm panen lớn và các nhà
tập thể có các móng lắp ghép thì các mốc được đặt theo chu vi và trục của nhà
cách nhau từ 6 – 8 m (tương ứng với hai tấm panen hay còn gọi là tương ứng
qua hai bước panen)
Đối với các nhà xưởng được xây trên nền móng cọc thì các mốc phân

bố cách nhau tối đa là 15 m theo trục dọc và trục ngang của công trình. Khi
chiều rộng của nhà xưởng lớn hơn 25 m thì số lượng mốc quan trắc lún được
bố trí tăng thêm một hàng 10 m theo các trục.
Đối với các nhà sản xuất nhiều tầng và các công trình có móng bằng
giao thì mốc quan trắc lún sẽ được bố trí theo hướng dọc và ngang của trục

24


móng và theo chu vi của công trình, với mật độ một mốc trên 100 m 2 diện
tích.
Đối với các công trình loại ống khói, silô, lò luyện gang, công trình
dạng tháp... mốc được đặt tối thiểu 4 chiếc theo chu vi. Với các công trình cần
bảo đảm chuyển động theo một trục, cần đặt mốc quan trắc lún đối xứng qua
hai bên của chúng. Đối với các dầm cầu chạy, giá đỡ, đặt mốc tại các cột chịu
lực và bố trí theo đường trục.
Đối với các công trì nh quan trọng, các công trình nghệ thuật mặt ngoài
ốp bằng vật liệu quý nên chọn loại mốc quan trắc lún có bản lề quay, có nắp
đậy nhằm bảo đảm mỹ quan cho công trình.
Khi đặt mốc lún cần lưu ý đến độ cao của mốc so với mặt nề đất xung
quanh và khoảng cách từ đầu mốc đến mặt phẳng của tường hay cột để cho
việc đặt mia được thuận tiện. Đối với các loại mia đặt trên đầu mốc, nên đặt
mốc ở độ cao từ 15 – 20 cm so với mặt nền. Khoảng cách từ đầu mốc tới
tường hoặc cột thường là từ 3 cm – 4 cm. Nơi đặt các mốc cần phải kí hiệu
quy ước trên đồ án của công trình hay toà nhà với tỷ lệ 1:100 – 1:500 và đặt
tên cho mỗi mốc.
Trong quá trình đo đạc nếu phát hiện thất mốc bị mất, cần phải bổ sung
mốc mới. Vị trí của nó cách mốc cũ không qua 3 m. Sau khi gắn mốc phải đặt
tên cho mốc và ghi ký hiệu quy ước.
Số lượng mốc quan trắc lún đặt cho nhà dân dụng hoặc công trình công

nghiệp được ước tính theo công thức sau đây :
N =(2.1)
Trong đó:
N – số lượng mốc quan trắc lún
25