Tính toán bình sai và xử lý số liệu đo lún nhà cao tầng

Trường Đại học Mỏ Địa chất
Đồ án tốt nghiệp
Đồ án tốt nghiệp

MỤC LỤC

SV: Nguyễn Văn Chung
CT k55

i

Trắc địa Mỏ -


Trường Đại học Mỏ Địa chất
Đồ án tốt nghiệp
Đồ án tốt nghiệp

MỞ ĐẦU
Những năm gần đây cùng với sự phát triển về kinh tế, các công trình nhà
cao tầng được xây dựng khắp nơi trên cả nước, đặc biệt ở các thành phố lớn và
các khu công nghiệp. Hà Nội là một thành phố được xây dựng từ lâu và các thời
kỳ xây dựng bị ngắt quãng nên đặc điểm xây dựng ở đây không được xây dựng
đồng bộ các công trình xây dựng xen kẽ lẫn nhau vào các thời kỳ khác nhau.
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
khả năng chịu tải của một số tầng địa chất kém như tầng Hải Hưng, tầng Thái
Bình, có thể nói đây là vùng đất yếu, kém chịu nén. Mặt khác do nhu cầu cuộc
sống, việc khai thác nước ngầm ngày càng tăng, làm cho điều kiện địa chất bị
thay đổi. Từ những nguyên nhân trên cùng một số nguyên nhân khác như thiết kế
móng công trình, chất lượng vật liệu công trình, điều kiện khí hậu nhiệt đới gió

mùa, nóng ẩm, mưa 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 được. 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 trước khi công trình bị hư hỏng trầm
trọng thì công tác quan trắc độ lún công trình không thể thiếu và phải được tiến
hành thường xuyên.
Theo thực tế hiện nay thì công tác quan trắc độ lún công trình không
những được quan tâm mà còn không thể thiếu được khi xây dựng và sử dụng
công trình.

SV: Nguyễn Văn Chung
CT k55

1

Trắc địa Mỏ -


Trường Đại học Mỏ Địa chất
Đồ án tốt nghiệp
Đồ án tốt nghiệp

Trong công tác quan trắc độ lún công việc quan trọng nhất là việc xử lý số
liệu sau khi quan trắc. Nhưng với sự phát triển của ngành khoa học công nghệ
thông tin hiện nay thì việc xử lý số liệu quan trắc đã được thực hiện nhanh và
chính xác.
Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó , trong phần đồ án tốt nghiệp em đã chọn và
nghiên cứu đề tài: “Tính toán bình sai và xử lý số liệu đo lún nhà cao tầng”.

Đồ án được thực hiện gồm 3 chương với các nội dung sau:
Chương I: Khái quát chung.
Chương II: Tính toán bình sai và xử lý số liệu đo lún công trình cao tầng.
Chương III: Thực nghiệm.
Em xin chân thành cảm ơn sự chỉ bảo, hướng dẫn tận tình của thầy giáo
ThS.Võ Ngọc Dũng trong thời gian qua để em có thể hoàn thành bản đồ án của
mình đúng thời hạn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 6 năm 2015
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Văn Chung

SV: Nguyễn Văn Chung
CT k55

2

Trắc địa Mỏ -


Trường Đại học Mỏ Địa chất
Đồ án tốt nghiệp
Đồ án tốt nghiệp

CHƯƠNG I
KHÁI QUÁT CHUNG
1.1. Khái quát về chuyển dịch biến dạng công trình
1.1.1. Phân loại chuyển dịch biến dạng công trình
Để thuận tiện cho việc nghiên cứu, có thể chia chuyển dịch công trình
thành 2 loại:

- Sự trồi lún: công trình bị chuyển dịch trong mặt phẳng thẳng đứng;
- Chuyển dịch ngang: công trình bị chuyển dịch trong mặt phẳng nằm ngang;
Sự chuyển dịch không đều có thể gây nên biến dạng công trình.
Các biến dạng thường gặp là cong, vặn xoắn, rạn nứt. Nếu công trình bị
biến dạng nghiêm trọng thì có thể dẫn đến sự cố.
Trong phạm vi đồ án này ta chỉ nghiên cứu chuyển dịch theo phương
thẳng đứng.
1.1.2. Nguyên nhân của việc chuyển dịch theo phương thẳng đứng
Các công trình bị chuyển dịch theo phương thẳng đứng là do tác động của
2 loại yếu tố chủ yếu:
- Điều kiện tự nhiên.
- Quá trình xây dựng, vận hành xây dựng.
1. Tác động của yếu tố tự nhiên
- Khả năng lún, trượt lún của các lớp đất đá dưới nền móng công trình và
các hiện tượng địa chất công trình, địa chất thủy văn khác.
- Sự co giãn của đất đá.
- Sự thay đổi của các điều kiện thủy văn theo nhiệt độ, độ ẩm và mực
nước ngầm.
2. Các yếu tố liên quan đến quá trình xây dựng, vận hành công trình
- Ảnh hưởng của trọng lượng bản thân công trình.
- Sự thay đổi tính chất cơ lý, đất đá do việc quy hoạch cấp thoát nước.
- Sự sai lệch trong sự khảo sát địa chất công trình, địa chất thủy văn.
SV: Nguyễn Văn Chung
CT k55

3

Trắc địa Mỏ -

Trường Đại học Mỏ Địa chất
Đồ án tốt nghiệp
Đồ án tốt nghiệp

- Sự suy yếu của nền móng công trình do xây dựng các công trình dưới
công trình.
- Sự thay đổi áp lực lên nền móng công trình do xây dựng các công trình
khác ở gần.
- Sự rung động của nền móng công trình do vận hành máy móc và hoạt
động các phương tiện giao thông.
1.1.3. Đặc tính các tham số chuyển dịch theo phương thẳng đứng
Độ lún tuyệt đối của 1 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.
Các điểm ở những vị trí khác nhau của công trình có độ lún bằng nhau thì
quá trình lún được coi là lún đều. Lún đều chỉ xảy ra khi áp lực của công trình
và mức độ chịu nén của đất đá ở các vị trí khác nhau của nền là như nhau.
Độ lún không đều xảy ra do sự chênh lệch áp lực lên nền và mức độ chịu
nén đất đá không như nhau. Lún không đều làm cho công trình bị nghiêng, cong,
vặn, xoắn và các biến dạng khác.
Biến dạng lớn có thể dẫn đến hiện tượng gãy, nứt ở nền móng và tường
của công trình.
Sự chuyển dịch công trình được thể hiện qua các tham số:
- Độ lún công trình của nền móng: Stb;
- Chênh lệch tương đối độ lún 2 điểm trên nền là tỷ số giữa hiệu độ lún và
khoảng cách giữa hai điểm đó:

∆S
;
L

- Độ nghiêng i của nền móng là tỷ số giữa hiệu độ lún giữ 2 điểm ở 2 đầu
công trình và chiều dài công trình.
- Độ cong tương đối của công trình:
SV: Nguyễn Văn Chung
CT k55

4

f
L
Trắc địa Mỏ -


Trường Đại học Mỏ Địa chất
Đồ án tốt nghiệp
Đồ án tốt nghiệp

- Độ vặn xoắn tương đối của công trình được đặc trưng bằng góc
- Chuyển dịch ngang của công trình: u
1.1.4. Mục đích và nhiệm vụ quan trắc độ 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 biện pháp xử lý, đề phòng tai biến đối với công trình. Cụ thể là:
- Xác định giá trị chuyển dịch biến dạng để đánh giá mức độ ổn định công trình.
- Kiểm tra tính toán, thiết kế công trình.
- Nghiên cứu quy luật biến dạng trong những điều kiện khác nhau và dự
đoán biến dạng của công trình trong tương lai.
Xác định các loại biến dạng một công trình, trước hết cần phải thiết kế
phương 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 kiểm tra.
- Sơ đồ quan trắc.
- Yêu cầu độ chính xác quan trắc ở những giai đoạn khác nhau.
- Phương pháp và dụng cụ đo.
- Phương pháp chỉnh lý kết quả đo.
- Sơ đồ lịch cho công tác quan trắc.
- Biên chế nhân lực và dự đoán kinh phí.
1.2. Các phương pháp quan trắc độ lún công trình
Khi đo lún công trình, có thể sử dụng một trong các phương pháp sau:
- Phương pháp đo cao hình học.
- Phương pháp đo cao lượng giác.
- Phương pháp đo cao thủy tĩnh.
- Phương pháp chụp ảnh.
SV: Nguyễn Văn Chung
CT k55

5

Trắc địa Mỏ -


Trường Đại học Mỏ Địa chất
Đồ án tốt nghiệp
Đồ án tốt nghiệp

1.2.1. Quan trắc lún bằng 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.
Phương 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 được xác
định theo công thức:
hAB = a - b

(1.1)

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

b

a

B

A
Ds

Dt

Hình 1.1. Trạm đo cao hình học
a1

b1 a 2

b2

B

A

Hình 1.2. Tuyến đo cao hình học
2. Máy móc và dụng cụ đo
Thiết bị dùng trong đo lún là các loại máy thủy chuẩn chính xác như: H-5,
Ni002, H1, H2, Ni004, Ni007 và các loại máy khác có độ chính xác tương đương.
SV: Nguyễn Văn Chung
CT k55

6

Trắc địa Mỏ -


Trường Đại học Mỏ Địa chất
Đồ án tốt nghiệp
Đồ án tốt nghiệp

Tùy thuộc vào yêu cầu độ chính xác cần thiết đối với từng công trình cụ thể để
chọn máy đo thích hợp.
Mia được sử dụng trong đo lún là mia invar thường hoặc mia invar
chuyên dùng có kích thước ngắn (chiều dài mia từ 2m đến 3m), nếu là thủy
chuẩn số thì dùng mia invar với mã vạch. Ngoài ra còn có các dụng cụ hỗ trợ
khác như nhiệt kế, cóc mia, ô che nắng. Trước và sau mỗi chu kỳ đo, máy và
mia phải được kiểm nghiệm theo đúng qui định trong qui phạm đo cao.
3. Các chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu
Khi quan trắc lún bằng phương pháp đo cao thủy chuẩn hình học tia ngắm
ngắn cần phải tuân thủ theo các chỉ tiêu kỹ thuật sau [6]:

Bảng 1.1: Bảng chỉ tiêu kỹ thuật đo cao hình học
TT

Chỉ tiêu kỹ thuật

Hạng I

Hạng II

Hạng III

≤ 25m

≤ 25m

≤ 25m

0.8 ≤ h ≤ 25

0.5 ≤ h ≤ 25

0.3 ≤ h ≤ 25

máy đến mia
- Trên một trạm đo

0.4m

1.0m

2.0m

- Tích lũy trên đoạn đo

2.0m

4.0m

5.0m

0.5m

0.5m

1.0m

≤ 0.3 n (mm)

≤ 0.5 n (mm)

≤ 1.0 n (mm)

≤ 0.3 n (mm)

≤ 1.0 n ( mm)

≤ 2.0 n (mm)

1

Chiều dài tia ngắm

2

Chiều cao tia ngắm, m
Chênh lệch khoảng cách từ

3

4
5
6

Chênh lệch chênh cao đo
trên trạm, mm
Chênh lệch chênh cao giữa
hai tuyến đo đi và đo về
Sai số khép tuyến giới hạn
f h / gh (n-số trạm đo)

4. Các nguồn sai số chủ yếu ảnh hưởng tới kết quả đo
a. 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).
SV: Nguyễn Văn Chung
CT k55

7

Trắc địa Mỏ -

Trường Đại học Mỏ Địa chất
Đồ án tốt nghiệp
Đồ án tốt nghiệp

Sai số do lăng kính điều quang chuyển dịch không chính xác trên trục
quang học (sai số điều quang).
Để làm giảm ảnh hưởng của các sai số này ta dùng phương 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 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
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.
1.2.2. Quan trắc lún bằng phương pháp 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 N 1,

N2 (hình 1.3). 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 N1 tại B, bình N2 tại A.

SV: Nguyễn Văn Chung
CT k55

8

Trắc địa Mỏ -


Trường Đại học Mỏ Địa chất
Đồ án tốt nghiệp
Đồ án tốt nghiệp

N1

N2
s1

d1

N2

s1

t1

d1

N1
t1

d2
A

d2
A

hAB

hAB

B

B

(a)- Vị trí đo thuận

(b)- Vị trí đo đảo

Hình 1.3. 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 )

(1.2)

Trong đó:
s1 , t1 : số đọc trên thanh số tại các bình N1 , N 2 tương ứng
d1 , d 2 : khoảng cách từ vạch “ 0 ” của thanh số đến mặt phẳng đáy của bình.

Từ (1.2) ta có:
h AB = (t1 − s1 ) + (d1 − d 2 )

(1.3)

Tương tự, khi đo đảo chênh cao được tính theo công thức:
h AB = (t 2 − s 2 ) − (d1 − d 2 )

(1.4)

Hiệu (d1 − d 2 ) 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:
h AB =

(t1 − s1 ) + (t 2 − s 2 )
2

(1.5)

(t1 − s1 ) − (t 2 − s 2 )
2

(1.6)

Và sai số MO:
MO =

Các nguồn sai số chủ yếu ảnh hưởng đến độ chính xác đo cao thủy tĩnh là

SV: Nguyễn Văn Chung
CT k55

9

Trắc địa Mỏ -


Trường Đại học Mỏ Địa chất
Đồ án tốt nghiệp
Đồ án tốt nghiệp

các sai số do điều kiện ngoại cảnh. Vì vậy trong quá trình đo phải áp dụng các
biện pháp sau để giảm ảnh hưởng của sai số này:
- Lựa chọn tuyến đo có gradien nhiệt độ thấp, tức là chọn tuyến đo có sự
thay đổi ít nhất về nhiệt độ và môi trường.
- 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
hưởng của sự giao động chất lỏng trong bình thông nhau.
1.2.3. Quan trắc lún bằng phương pháp đo cao lượng 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 phương
pháp đo cao lượng giác tia ngắm ngắn (chiều dài tia ngắm không quá 100m).
Hiện nay để đo cao lượng giác thường dùng các loại máy toàn đạc điện tử chính
xác cao như 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 lượng 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.

z

l
v

B

i

A
D

SV: Nguyễn Văn Chung
CT k55

Hình 1.4. Đo 10
cao lượng giác

Trắc địa Mỏ -


Trường Đại học Mỏ Địa chất
Đồ án tốt nghiệp
Đồ án tốt nghiệp

Chênh cao giữa 2 điểm A và B được xác định theo công thức:
hAB = D.ctgZ + i − l + f

(1.7)

h AB = D.ctgV + i − l + f

(1.8)

Hoặc

Trong đó: f là số hiệu chỉnh độ cao do chiết quang đứng của trái đất theo
công thức gần đúng:
f =

1− k 2
D
2R

(1.9)

Trong công thức (1.7) R là bán kính trung bình của trái đất (R=6372Km),
k là hệ số chiết quang đứng (k = 0.12 ÷ 0.16) .
Một trong những nguồn sai số chủ yếu ảnh hưởng đến kết quả đo cao
lượng giác là sai số chiết quang đứng. Để hạn chế ảnh hưởng của nguồn sai số
này đến kết quả đo cần chọn thời gian đo thích hợp hoặc đo từ 2-3 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.
1.2.4. Quan trắc lún bằng phương pháp chụp ảnh
Phương pháp đó là chụp ảnh đơn và chụp ảnh lập thể.
Cơ sở phương pháp là ra công các ảnh chụp mặt đất. Phạm vi ứng dụng
của phương pháp này là khi cần xác định các đại lượng biến dạng rất nhanh. Độ
chính xác phụ thuộc vào khoảng chụp.
Trong đo độ lún công trình thì phương pháp đo cao lượng giác và phương

pháp chụp ảnh không đảm bảo độ chính xác, còn phương pháp đo cao thủy tĩnh
quá phức tạp nên người ta sử dụng phương pháp phổ biến là đo cao hình học vì
phương pháp này cho độ chính xác cao lại đo đạc thuận lợi.

SV: Nguyễn Văn Chung
CT k55

11

Trắc địa Mỏ -


Trường Đại học Mỏ Địa chất
Đồ án tốt nghiệp
Đồ án tốt nghiệp

CHƯƠNG 2
TÍNH TOÁN BÌNH SAI VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU ĐO LÚN NHÀ CAO TẦNG
2.1. Xác định độ chính xác quan trắc độ lún công trình và lựa chọn chu kỳ
đo hợp lý
2.1.1. Xác định độ chính xác quan trắc lún công trình
Quan trắc chuyển dịch và biến dạng công trình được thực hiện dựa trên
yêu cầu khảo sát độ biến dạng công trình. Độ chính xác quan trắc biến dạng tùy
thuộc vào tốc độ biến dạng, độ chính xác thực tế mà phương pháp và máy móc,
thiết bị có thể đạt được và mục đích quan trắc biến dạng. Nói chung, nếu quan
trắc biến dạng là để đảm bảo an toàn cho công trình thì sai số quan trắc phải nhỏ
hơn 1/10 ÷ 1/20 lượng biến dạng cho phép.
Để thỏa mãn các đòi hỏi trên, công tác quan trắc biến dạng phải đạt độ
chính xác quan trắc ở từng loại công trình và sự phân bố các chu kỳ quan trắc
sao cho phù hợp với loại công trình đó.

Về nguyên tắc quan trắc lún công trình đòi hỏi độ chính xác xác định
bằng biểu thức:
(2.1)
Trong đó:
- yêu cầu độ chính xác quan trắc độ lún ở thời điểm ;
- độ lún dự báo ở thời điểm

SV: Nguyễn Văn Chung
CT k55

12

và

;

Trắc địa Mỏ -


Trường Đại học Mỏ Địa chất
Đồ án tốt nghiệp
Đồ án tốt nghiệp

- hệ số đặc trưng cho độ tin cậy của kết quả quan trắc, thông
thường

= 4 ÷ 6;

Công tác quan trắc lún công trình nhà cao tầng thực hiện theo phương
pháp đo cao hình học. Độ chính xác của phương pháp này phụ thuộc vào tầm

quan trọng và tốc độ lún của công trình.
Đối với nền móng các thiết bị động lực, các thiết bị chu trình sản xuất liên
hợp... dùng cho đo cao công trình hạng I và hạng II; với nhà công trình bình
thường dùng cho đo cao hình học hạng III.
Sai số cho phép khi đo lún quy định theo bảng 2.1 [6]
Bảng 2.1: Độ chính xác quan trắc
TT
1
2
3
4
5

Độ chính xác đo

Đối tượng quan trắc

độ lún (mm)

Công trình xây dựng trên nền đá gốc và nửa đá gốc
Công trình trên nền đất sét hoặc các nền chịu lực
Công trình đất đá chịu áp lực cao
Công trình xây dựng trên nền trượt
Công trình bằng đất
Đo lún được tiến hành nhiều lần, mỗi lần đo gọi là chu kỳ. Thời gian tiến

hành các chu kỳ đo được xác định trong khi thiết kế kỹ thuật quan trắc lún. Chu
kỳ quan trắc phải được tính toán sao cho kết quả quan trắc phản ánh được thực
chất quá trình lún của công trình. [7]
Bảng 2.2: Sai số cho phép đo độ lún theo thời gian (đơn vị: mm)

Giá trị độ lún
dự tính

<50
(mm)

50 - 100
100 - 250
SV: Nguyễn Văn Chung
CT k55

Giai đoạn xây dựng

Cát
1
2
5

Giai đoạn khai thác sử dụng
Loại đất nền

Đất sét
1
1
2
13

Cát
1
1

1

Đất sét
1
1
2
Trắc địa Mỏ -


Trường Đại học Mỏ Địa chất
Đồ án tốt nghiệp
Đồ án tốt nghiệp

250 - 500
>500

10
15

5
10

2
5

5
10

2.1.2. Lựa chọn chu kỳ đo hợp lý
Tùy thuộc vào từng tòa nhà mà dự kiến chu kỳ đo. Chu kỳ đo được tính

toán sao cho kết quả thu được của tòa nhà. Có thể phân chia chu kỳ đo thành 3
giai đoạn:
- Giai đoạn thi công xây dựng, công trình lún nhiều.
- Giai đoạn độ lún giảm dần.
- Giai đoạn tắt lún và ổn định
1. Giai đoạn thi công xây dựng
Giai đoạn thi công xây dựng (công trình lún nhiều), nên đặt mốc và đo
chu kỳ đầu tiên sau khi thi công xong phần móng. Có thể xác định bằng (%) tải
trọng, nên đo vào các công đoạn công trình đạt 25%, 50%, 75%, và 100% tải
trọng bản thân tòa nhà. Khi tiến độ xây dựng đều thì có thể bố trí chu kỳ theo
tuần hoặc theo tháng.
2. Giai đoạn độ lún giảm dần
Giai đoạn độ lún của tòa nhà giảm dần, tùy thuộc vào dạng móng loại nền
đất mà quyết định chu kỳ đo cho thích hợp, các chu kỳ đầu của giai đoạn này có
thể tiến hành từ 3 đến 6 tháng, các chu kỳ tiếp theo được dựa trên cơ sở độ lún
của chu kỳ gần nhất đã được xác định. Số lượng chu kỳ trong giai đoạn này tùy
thuộc vào giá trị và tốc độ lún của tòa nhà quyết định.
3. Giai đoạn ổn định và tắt lún
Giai đoạn ổn định và tắt lún được đo theo chu kỳ 1 đến 2 năm, cho đến
khi giá trị độ lún của tòa nhà nằm trong giới hạn ổn định.
Nói chung thời gian thực hiện các chu kỳ quan trắc tùy thuộc vào từng tòa
nhà, loại nền móng công trình, đặc điểm áp lực ngang, mức độ chuyển dịch
ngang và tiến độ thi công tòa nhà.
SV: Nguyễn Văn Chung
CT k55

14

Trắc địa Mỏ -

Trường Đại học Mỏ Địa chất
Đồ án tốt nghiệp
Đồ án tốt nghiệp

Chu kỳ quan trắc đầu tiên được thực hiện ngay sau khi xây tòa nhà và
trước khi có áp lực ngang tác động lên tòa nhà.
Chu kỳ quan trắc tiếp theo được thực hiện tùy theo mức tăng hoặc giảm
áp lực ngang đối với tòa nhà.
Trong giai đoạn sử dụng tòa nhà, thực hiện 1-2 chu kỳ quan trắc trong
một năm vào những lúc điều kiện ngoại cảnh khác nhau nhiều nhất.
Khi tòa nhà ổn định, tốc độ dịch chuyển khoảng 1-2mm/năm thì có thể
ngừng quan sát chuyển dịch ngang.
Trong trường hợp điều kiện vận hành tòa nhà hoặc mức độ chuyển dịch
tòa nhà có sự thay đổi thì phải quan trắc bổ sung.

2.2. Lưới khống chế phục vụ đo lún công trình
2.2.1. Thiết kế lưới độ cao trong quan trắc lún
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 lún và mốc cơ sở trong một
hệ thống thống nhất. Như vậy mạng lưới độ cao trong đo lún công trình có cấu
trúc là hệ thống có ít nhất gồm 2 bậc lưới: lưới cơ sở và lưới quan trắc.
1. Lưới khống chế cơ sở
Có tác dụng là cơ sở độ cao để thực hiện đo nối độ cao đến các điểm quan
trắc gắn trên thân công trình trong suốt thời gian theo dõi độ lún. Yêu cầu đối
với lưới cơ sở là các điểm mốc cơ sở phải ổn định, có độ cao được xác định với
độ chính xác cần thiết. Các mốc độ cao được đo nối với nhau tạo thành một
mạng lưới chặt chẽ với độ chính xác cao và được kiểm tra thường xuyên trong
mỗi chu kỳ quan trắc.
Lưới khống chế độ cao cơ sở bao gồm các tuyến đo chênh cao liên kết

toàn bộ các điểm mốc độ cao cơ sở. Mạng lưới này được thành lập và đo từng
chu kỳ quan trắc nhằm hai mục đích:
SV: Nguyễn Văn Chung
CT k55

15

Trắc địa Mỏ -


Trường Đại học Mỏ Địa chất
Đồ án tốt nghiệp
Đồ án tốt nghiệp

- Kiểm tra đánh giá độ ổn định các điểm mốc.
- Xác định hệ thống độ cao cơ sở thống nhất trong tất cả các chu kỳ đo.
Thông thường sơ đồ lưới được thiết kế trên 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
phải lựa chọn cẩn thận sao cho mốc được bảo toàn lâu dài, thuận lợi cho việc đo
nối công trình, đặc biệt chú ý sự ổn định của mốc trong suốt quá trình quan trắc.
Các mốc cơ sở được đặt bên ngoài phạm vi ảnh hưởng lún công trình, tuy nhiên
không nên đặt mốc quá xa đối tượng quan trắc nhằm hạn chế tích lũy sai số đo
nối độ cao.
Để có điều kiện kiểm tra, nâng cao chất lượng tin cậy của lưới khống chế
thì mỗi chu kỳ quan trắc cần xây dựng không dưới 3 mốc khống chế độ cao cơ
sở. Hệ thống mốc khống chế cơ sở có thể được phân bố thành từng cụm, các
mốc trong cụm cách nhau khoảng (15-50m) để có thể đo nối được từ một trạm
đo hoặc phân bố các mốc giải đều xung quanh công trình.
Trên sơ đồ thiết kế ghi rõ tên mốc, vạch các tuyến đo và ghi rõ số lượng
trạm đo hoặc chiều dài đường đo trong mỗi tuyến, trong điều kiện cho phép cần

cố gắng tạo vòng đo khép kín để có điều kiện kiểm tra chất lượng đo chênh cao,
đồng thời đảm bảo tính chặt chẽ của toàn bộ mạng lưới.
Để xác định thứ hạng và chỉ tiêu hạn sai, cần thực hiện ước tính để xác
định sai số đo chênh cao trên 1 trạm hoặc 1km chiều dài tuyến đo. So sánh số
liệu này với chỉ tiêu đưa ra trong quy phạm để xác định cấp hạng cần thiết. Thực
tế quan trắc đo lún tại nhiều dạng công trình ở Việt Nam và các nước khác cho
thấy lưới khống chế cơ sở thường có độ chính xác tương đương thủy chuẩn hạng
I hoặc hạng II nhà nước.
2. Lưới quan trắc
Lưới quan trắc là mạng lưới độ cao liên kết các điểm lún gắn trên công
trình và đo nối với các hệ thống điểm mốc lưới khống chế cơ sở các tuyến đo
SV: Nguyễn Văn Chung
CT k55

16

Trắc địa Mỏ -


Trường Đại học Mỏ Địa chất
Đồ án tốt nghiệp
Đồ án tốt nghiệp

cần được lựa chọn cẩn thận, đảm bảo sự thông hướng tốt, tạo nhiều vòng khép
kín, các tuyến đo nối với lưới khống chế được bố trí đều quanh công trình. Cố
gắng đạt được sự ổn định của sơ đồ lưới trong tất cả mọi chu kỳ quan trắc.
Các mốc lún được đặt ở những vị trí đặc trưng cho quá trình lún của công
trình và phân bố đều khắp mặt bằng công trình. Mốc được đặt ở vị trí tiếp giáp
của các khối kết cấu, bên cạnh khe lún, tại những nơi có áp lực lớn, những khu
vực có điều kiên địa chất công trình kém ổn định. Các mốc lún nên bố trí ở cùng

độ cao để thuận lợi cho đo đạc và hạn chế ảnh hưởng của một số nguồn sai số
trong quá trình đo đạc, thi công lưới. Số lượng và sơ đồ phân bố mốc lún được
thiết kế cho từng công trình cụ thể, mật độ điểm mốc phải đủ để xác định các
tham số đặc trưng cho quá trình lún của công trình.
Đối với các tòa nhà có kết cấu móng băng, tường chịu lực thì mốc được đặt
theo chu vi tại vị trí giao các tường ngang, dọc và khoảng (10-15m) đặt một mốc.
Đối với nhà dân dụng, công nghiệp kết cấu cột, mốc lún được đặt trên
mốc chịu lực với mật độ không dưới 3 mốc trên một hướng trục.
Đối với nhà lắp ghép, mốc lún được đặt theo chu vi tại vị trí trục nhà với
mật độ từ (6-8m) một mốc.
Đối với công trình các kết cấu móng cọc, mốc được đặt theo trục công
trình thì mật độ không quá 15m.
Đối với các công trình dạng tháp, mốc được bố trí đều quanh chân đế
công trình, số lượng mốc tối thiểu là 4 mốc.
Đối với công trình cầu, mốc quan trắc được bố trí trên hai mố và các trụ cầu.
Đối với công trình đường hầm, bố trí mốc ở nền và hai bên vách hầm.
Đối với công trình thủy lợi, thủy điện, đập dâng, mốc được đặt theo đỉnh
đập và các tuyến cơ phía hạ lưu, thường bố trí mốc trên một số mặt cắt ngang
nhất định.

SV: Nguyễn Văn Chung
CT k55

17

Trắc địa Mỏ -


Trường Đại học Mỏ Địa chất
Đồ án tốt nghiệp

Đồ án tốt nghiệp

Đối với đập tràn, mốc lún được đặt trên các khối bê tông, mỗi khối không
ít hơn 3-4 mốc. Tại tuyến đường ống áp lực, mốc đặt trên các mố, trụ néo, mỗi
trụ đặt 1-2 mốc.
2.2.2. Xác định độ chính xác 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 tiến hành như sau:
Do độ lún được tính là hiệu độ cao của hai chu kỳ quan trắc nên sai số
trung phương độ lún (

) được xác định theo công thức:
(2.2)

Các chu kỳ quan trắc thường được thiết kế với đồ hình và độ chính xác đo
tương đương nhau, nên có thể coi

. Như vậy công thức sai số

tổng hợp độ cao là:
(2.3)
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:
(2.4)
Coi sai số xác định độ cao điểm i và điểm j là như nhau, sẽ thu được công
thức tính gần đúng:

(2.5)

SV: Nguyễn Văn Chung
CT k55

18

Trắc địa Mỏ -


Trường Đại học Mỏ Địa chất
Đồ án tốt nghiệp
Đồ án tốt nghiệp

Trong thực tế lưới khống chế độ cao trong quan trắc lún có cấu trúc
là lưới hai bậc vì vậy sai số độ cao tổng hợp bao gồm sai số của hai bậc
lưới thể hiện dưới dạng:
(2.6)
Trong đó:

là sai số tổng hợp, sai Os độ cao điểm

khống chế, sai số độ cao điểm quan trắc tương ứng:
- Đối với lưới khống chế:
(2.7)
- Đối với quan trắc:
(2.8)
Dựa vào công thức (2.7) và (2.8) 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 các hạng mục quan trắc.
2.3. Phương án đo đạc và xử lý số liệu đo lún
2.3.1. Phương án đo đạc
Lưới cơ sở được đo với tiêu chuẩn độ chính xác tương đương với
lưới hạng I nhà nước.

SV: Nguyễn Văn Chung
CT k55

19

Trắc địa Mỏ -


Trường Đại học Mỏ Địa chất
Đồ án tốt nghiệp
Đồ án tốt nghiệp

Lưới quan trắc được đo với tiêu chuẩn độ chính xác tương đương với
lưới hạng II nhà nước.
Phương án đo đạc dùng phương pháp đo cao hình học.
1. Đo độ lún tòa nhà bằng phương pháp đo cao hình học hạng I
nhà nước
Đo độ lún bằng phương pháp đo cao hình học hạng I nhà nước, được
tiến hành bằng phương pháp kết hợp đo hai chiều: đo đi và đo về, bằng
máy đo có độ chính xác cao loại

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

đo có độ chính xác tương đương.
- Độ phóng đại của ống kính yêu cầu từ

trở lên.

- Giá trị khoảng chia trên mặt ống thủy chuẩn dài không vượt quá
12”/2mm.
- Giá trị vạch khắc vòng đọc số của bộ đo cực nhỏ 0.05mm và 0.10mm.
Việc đo lún ở mỗi chu kỳ được thực hiện theo sơ đồ thiết kế từ trước, có
thể sử dụng các sơ đồ đơn giản từ một đến hai tuyến đơn. Trước khi đo lún máy
và mia cần được kiểm tra, kiểm nghiệm theo yêu cầu đo chênh lệch độ cao hạng I.
Đối với các máy đo cao mới nhận ở xưởng về hoặc máy mới sửa chữa thì
trước khi sử dụng đều phải kiểm tra, kiểm nghiệm ở trong phòng và ngoài thực
địa theo những nội quy của quy phạm. Máy và mia đang dùng để đo độ lún công
trình thì không dùng làm việc khác.
Khi đo lún công trình bằng phương pháp đo cao hình học hạng I thì cần
sử dụng mia có băng invar, trong đó có hai thang chia vạch, sự xê dịch của một
vạch tương ứng với vạch khắc là 2.5mm. chiều dài của mia là 1m ÷ 3m. Trên
SV: Nguyễn Văn Chung
CT k55

20

Trắc địa Mỏ -


Trường Đại học Mỏ Địa chất
Đồ án tốt nghiệp
Đồ án tốt nghiệp

mia phải có ống nước trong với giá trị độ khắc là 10 ÷ 12" trên 2mm. Giá trị
khoảng chia của các vạch có thể là 5mm hoặc 10mm. Sai số khoảng chia 1m của
tham số không vượt quá 0.10mm. Khi đo độ lún bằng phương pháp đo cao hình
học hạng I ở miền núi thì sai số này không được vượt quá 0.05mm. Sai số
khoảng chia dm của các tham số khi đo độ lún hạng I không vượt quá
0.10mm. Khi đó ở vùng núi thì sai số này không được vượt quá 0.05mm.
Trước khi bắt đầu công việc đo độ lún cần thiết phải kiểm tra mia nhằm
đảm bảo là mia không bị cong, các vạch khắc và các dòng chữ số in trên mia rõ
ràng, ống thủy của mia phải hoàn hảo. Khi đo độ lún người cầm mia phải chú ý
những điều kiện sau:
- Đế mia phải tuyệt đối sạch.
- Người cầm mia cần phải đặt mia trên điểm cao nhất của mốc, theo hiệu
lệnh của người đo. Khi di chuyển cần phải cẩn thận nhẹ nhàng để mia không bị
va đập.
- Mia và ống thủy tròn của mia phải được đặt thẳng đứng để giữ mia
thẳng đứng khi đo. Không được xê dịch mia trên điểm đặt trong thời gian đo.
- Khi làm việc trong điều kiện thiếu sáng, trên mia phải gắn đèn chiếu sáng.
- Mia được dựng im trên mốc, người cầm mia đọc tên của mốc. Không có
hiệu lệnh của người đo, mia không được dời khỏi mốc. Trong thời gian giải lao
cần bảo quản mia không để va đập, chấn động, dựng mép mia vào tường, 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 chuẩn đặt trên trạm khi đo phải được
thăng bằng không được nghiêng lệch, hai chân của máy được đặt song song với
SV: Nguyễn Văn Chung
CT k55

21

Trắc địa Mỏ -


Trường Đại học Mỏ Địa chất
Đồ án tốt nghiệp
Đồ án tốt nghiệp

đường đo, chân thứ 3 cắt ngang khi bên phải, khi bên trái, tất cả ba chân của
máy phải ở trong những 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 được thực hiện theo các chương
trình ghi ở bảng sau:
Mức độ cao thứ nhất của máy
Mức độ cao thứ hai của máy

Trong đó:
là số đọc trên thang chính mia sau (ký hiệu là
là số đọc trên thang phụ mia sau (ký hiệu là

)
)

là số đọc trên thang chính mia sau (ký hiệu là
là số đọc trên thang phụ mia sau (ký hiệu là

)
)

S là chữ viết tắt của từ sau
T chữ viết tắt của từ trước
c là chữ viết tắt của từ chính
p là chữ viết tắt của từ phụ
Khi đo độ lún bằng một mia và đặt trên nền đất cứng thì nên sử dụng
chương trình II.
Chiều dài của tia ngắm không vượt quá 25m. Chiều cao của tia ngắm so
với mặt đất hay so với mặt trên của chướng ngại vật không được nhỏ hơn 0.8m.
trong những trường hợp cá biệt khi đo trong các tầng hầm của công trình có
SV: Nguyễn Văn Chung
CT k55

22

Trắc địa Mỏ -


Trường Đại học Mỏ Địa chất
Đồ án tốt nghiệp
Đồ án tốt nghiệp

chiều dài tia ngắm không vượt quá 15m thì được phép thực hiện ở độ cao tia
ngắm 0,5m.
Công việc đo ngắm chỉ được phép thực hiện trong những điều kiện hoàn
toàn thuận lợi và hình ảnh các vạch khắc trên mia rõ ràng ổn định.
Trước khi bắt đầu những công việc đo ngắm 15p, cần đưa máy ra khỏi
hòm đựng để tiếp nhận nhiệt độ môi trường. Trong trường hợp phải chuyền qua
các lỗ hổng cửa sổ... thì đường kính các lỗ hổng, của sổ tối thiểu là 0.5m. Không
nên đặt máy ở những nơi ranh giới không khí nóng lạnh.
Chọn thời gian đo:

- Việc đo ngắm nên bắt đầu sau khi mặt trời mọc nửa giờ và kết thúc
trước mặt trời lặn nửa giờ. Không nên đo khi nhiệt độ không khí cao, gió mạnh
từng hồi, bởi vì lúc này việc kẹp vạch và bắt mục tiêu là không chính xác.
- Trong khi đo phải sử dụng ô che máy, tránh tác động trực tiếp của tia
nắng mặt trời dọi vào máy. Khi di chuyển chỗ này tới chỗ khác phải che máy
bằng túi, bao trong làm bằng vật liệu mịn chuyên dụng.
Chênh lệch khoảng cách từ máy tới mia trước và mia sau tối đa là 0,4m.
Tích lũy những chênh lệch khoảng cách từ máy đến mia trước và mia sau trong
một tuyến đo (hoặc vòng khép kín) cho phép không vượt quá 2m. Khoảng cách
từ máy đến mia được đo bằng máy đo khoảng cách hoặc bằng thước dây. Việc
bố trí khoảng cách từ máy đến mia trước và từ máy đến mia sau gần bằng nhau
được thực hiện bằng dây thừng, thước dây hoặc thước thép. Khi góc i của máy
đo < 4"÷8" có thể cho phép chênh lệch khoảng cách từ máy tới mia trước và mia
sau là 0,8m và tích lũy những chênh lệch khoảng cách trong một tuyến đo hoặc
vòng khép kín là 4m.
Trên mỗi trạm máy cần kiểm tra ngay công việc đo. Việc kiểm tra này bao
gồm các công việc sau:

SV: Nguyễn Văn Chung
CT k55

23

Trắc địa Mỏ -


Trường Đại học Mỏ Địa chất
Đồ án tốt nghiệp
Đồ án tốt nghiệp

- Tính hiệu số đọc thang chính và thang phụ của mỗi mia. Hiệu số của
chúng phải ở trong giới hạn của hai vạch thang (0,1mm) khi có sự khác biệt lớn,
việc đo ngắm phải được làm lại.
- Tính các chênh cao nhân đôi theo thang chính và thang phụ của mia
trước và mia sau. Sự khác biệt của các chênh cao nhân đôi theo thang chính và
thang phụ không được lớn hơn 4 vạch chia của bộ đo cực nhỏ 0,2mm. Khi có sự
khác biệt lớn, việc đo ngắm phải được làm lại.
- Tính toán chênh cao: số khác biệt về chênh cao ở hai vị trí máy cho phép
không hơn 0,2 ÷ 0,3mm.
Sau khi thực hiện một tuyến đo khép kín, cần phải tính sai số khép vòng
đo. Sai số khép vòng đo không được vượt quá sai số giới hạn cho phép là:
(mm)

(2.9)

Trong đó:
n là số trạm máy trong tuyến đo cao
2. Đo độ lún công trình bằng phương pháp đo cao hình học hạng II
Đo độ lún bằng phương pháp đo cao hình học hạng II được tiến hành
bằng máy đo cao loại H1, H2, NAK2, Ni004 và các máy có độ chính xác tương
đương. Có thể dùng cả loại máy đo cao tự động cân bằng: K0Ni - 007
- Độ phóng đại ống kính của các máy đo cao yêu cầu từ

.

- Giá trị vạch khắc trên mặt ống nước dài không vượt quá 12" / 2mm .
- Giá trị vạch khắc vành đọc số của bộ đo cực nhỏ là 0.05 ÷ 0.10mm.
Việc đo cao được tiến hành theo các vòng đo bằng một độ cao máy. Tất
cả các máy và dụng cụ dùng để đo độ lún bằng phương pháp đo cao hình học
hạng II đều phải được kiểm tra, kiểm nghiệm trong phòng và ngoài thực địa theo

nội dung, yêu cầu quy phạm.

SV: Nguyễn Văn Chung
CT k55

24

Trắc địa Mỏ -