De cuong quan trac dia ky thuat

ĐỀ CƯƠNG QUAN TRẮC
ĐỊA KỸ THUẬT
CÔNG TRÌNH:

REE TOWER

HẠNG MỤC:

HỆ

THỐNG

QUAN

TRẮC

PIEZOMETER

VÀ

INCLINOMETER
ĐỊA ĐIỂM:

SỐ 9 – ĐOÀN VĂN BƠ - QUẬN 4 – TP. HỒ CHÍ MINH

THÁNG 10 NĂM 2009


ĐỀ CƯƠNG QUAN TRẮC
ĐỊA KỸ THUẬT
CÔNG TRÌNH:

REE TOWER

HẠNG MỤC:

HỆ

THỐNG

QUAN

TRẮC

PIEZOMETER

VÀ

INCLINOMETER
ĐỊA ĐIỂM:

SỐ 9 – ĐOÀN VĂN BƠ - QUẬN 4 – TP. HỒ CHÍ MINH

GIÁM ĐỐC

CHỦ TRÌ CÔNG TRÌNH

I. CĂN CỨ
- Yêu cầu của chủ đầu tư.

2

- Hồ sơ thiết kế bản vẽ thi công.
- Tiêu chuẩn xây dựng TCXDVN 357-2005: Quy trình quan trắc dịch chuyển
ngang.
- Các tiêu chuẩn thiết kế, thi công, quan trắc có liên quan

II. GIỚI THIỆU CHUNG
II.1. ĐẶC ĐIỂM CÔNG TRÌNH
- Công trình REE Tower tại số 9, đường Đoàn Văn Bơ, Quận 4, thành phố Hồ Chí
Minh có quy mô 25 tầng trong đó có 3 hầm. Theo thiết kế, đáy tầng hầm đặt ở độ
sâu khoảng -13m, trong đó đáy tầng hầm kỹ thuật ở độ sâu khoảng -16m. Hệ
thống tường vây sử dụng cọc barret dày 0.8m sâu -25m tại 3 mặt trước (mặt
đường Đoàn Văn Bơ), sau và bên phải của công trình. Mặt trái của công trình do
sát dãy trường học nên tường vây được thi công đến độ sâu -30m.
- Công trình được thi công trong khu vực dân cư và sát bờ sông. Theo tài liệu khảo
sát địa chất thì đáy tầng hầm sẽ đặt lên lớp cát pha, hạt thô. Đây là tầng chứa
nước áp lực có chiều dày khoảng 35-38m (phân bố từ độ sâu khoảng 13-14m đến
47-48m).
- Theo giải pháp thi công tầng hầm thì phương pháp hạ thấp mực nước ngầm bằng
các giếng bơm hút được áp dụng, 12 giếng đã được thiết kế cho công tác này.
Trong quá trình thi công đáy tầng hầm thì mực nước ngầm được hạ xuống mức
thấp nhất là -16m.
- Theo yêu cầu của đơn vị thiết kế, công tác quan trắc mực nước ngầm và dịch
chuyển của tường vây được đề xuất để có biện pháp xử lý kịp thời tránh những
sự cố xảy ra.

II.2. CÔNG VIỆC QUAN TRẮC
- Quan trắc áp lực nước lỗ rỗng theo chu kỳ.
- Quan trắc dịch chuyển ngang theo chu kỳ.

III. KHỐI LƯỢNG VÀ PHƯƠNG ÁN THỰC HIỆN
III.1. KHỐI LƯỢNG VÀ NHIỆM VỤ
ST

Soá
löôïn

3


I

Công tác Standpipe Piezometer

1
2

Khoan tạo lỗ (6 lỗ 32m + 8 lỗ 27m)
Nắp bòt PVC dành cho ống Piezometer

m
Cái

408
14

Ống PVC Bình Minh (8cây/lỗ x 6 lỗ x 4m/cây +
7cây/lỗ x 8 lỗ x 4m /cây)
Đầu (lọc) dùng đo áp lực nước lỗ rỗng

kiểu Casagrand
Công tác lắp đặt (bao gồm vật tư cát, sét,
ximăng trám)

m

416

Cái

14

m

408

6

Công tác quan trắc

Chu
kỳ

1008

II

Công tác đo chuyển vò ngang

1

2

Nắp bòt PVC dành cho ống Inclinometer
ng PVC phục vụ công tác vệ sinh
Máy bơm nước phụ vụ công tác vệ sinh,
lắp đặt
Vệ sinh + cưa phá đầu ống sắt
Cung cấp ống đo nghiêng chuyên dụng
Cung cấp đầu nối các ống đo nghiêng
chuyên dụng
Cung cấp nắp bịt đáy ống Inclinometer
Công tác lắp đặt (bao gồm cát, sét, xi
măng)

Cái
m

10
32

Cái

1

Vò trí
m

10
265

Cái

80

Cái

10

m

265

Chu
kỳ

780

3
4
5

3
4
5
6
7
8
9

Công tác quan trắc

Về tần số quan trắc mực nước ngầm và dịch chuyển ngang nêu trên chỉ là dự kiến,
được tính trung bình 3 lần/tuần và thời gian dự kiến thi cơng tầng hầm là 6 tháng. Thời
gian quan trắc mực nước ngầm được đề xuất là 24 tuần. Thời gian quan trắc dịch
chuyển ngang được kéo dài hơn 2 tuần là 26 tuần. Tuy nhiên, tần số và độ thưa/dày
phụ thuộc vào tiến độ thi cơng và diễn biến của thực tế tại cơng trình. Dự kiến:
•

Trong thời gian thi cơng tầng hầm thứ 1, quan trắc 3
ngày/lần.

•

Trong thời gian thi cơng tầng hầm thứ 2 là 2ngày/lần.

•

Trong thời gian thi cơng tầng hầm thứ 3 là 1 ngày/lần.

•

Sau khi thi cơng xong tầng thứ 3 thì tần số quan trắc được
giảm lại 2 ngày/lần cho 20 ngày tiếp theo và 3 ngày/lần cho thời gian còn lại.

Giá trị nghiệm thu chu kỳ quan trắc là giá trị thực tế thi cơng tại cơng trường.

4


III.2. THIẾT KẾ CÁC CÔNG TÁC QUAN TRẮC

III.2.1. THIẾT KẾ ĐO ÁP LỰC NƯỚC LỖ RỖNG

-

Theo sơ đồ mặt bằng tường vây, bố trí các giếng quan trắc xung quanh tường
vây với số lượng giếng là 14 giếng. Độ sâu 6 giếng 32m ở mặt giáp trường học
(phía trái công trình) và mặt đối diện với nó (phía phải của công trình), 8 giếng ở
2 mặt còn lại (trước và sau công trình), xem thêm sơ đồ các giếng ký hiệu GQT01 đến GQT-14 trong mặt bằng định vị giếng.

1. Kết cấu giếng :
Miệng giếng quan trắc
Đoạn trám xi măng bảo vệ

Mực nước trong giếng

Đoạn trám sét cách ly
Đoạn trám cát pha sét

Ống PVC
Vật liệu gốm có bề dày
50mm, có vận tốc thấm v =
3mm/s dùng cho tầng chứa là
cát hạt thô pha sét
Nước chảy vào ống lọc, trong
ống lọc có cát hạt thô

50mm

Đoạn trám cát hạt thô

Đầu lọc

Sơ đồ lắp đặt giếng piezometer standpipe và cấu tạo đầu lọc.
Cấu tạo của đầu lọc gồm
Đầu lọc inox có lỗ 2mm, trong chứa cát hạt thô, trên lớp cát hạt thô là lớp vật liệu
gốm có bề dày 50mm và có vận tốc thấm 3mm/s (18cm/phút). Đảm bảo cho mực
nước dâng/hạ trong giếng không bị tác động đột ngột và có vận tốc tương đối ổn
định khoảng 18cm/phút.
Cấu tạo của ống giếng: Ống PVC được nối thông suốt từ đầu lọc lên miệng (mặt
đất)
Quy trình thí nghiệm xác định vận tốc v và /hệ số thấm K của đầu lọc được thực
hiện như sau

5


Thiết kế hệ thống thí nghiệm như hình vẽ

Δ
Q

Van,
T

Δ
H

ΔL

B1: Điều chỉnh van lưu lượng T sao cho độ cao ΔH không đổi và dòng chảy ổn

định, bão hòa.
B2: Tại thời điểm t1, và t2, dùng đồng hồ bấm giây xác định ΔT, đồng thời xác
định lưu lượng ΔQ tương ứng với khoảng thời gian ΔT đó.
Theo định luật Darcy, ta có
q = ΔQ/ΔT = K.F.I
với

(1)

K: Hệ số thấm của vật liệu cần thí nghiệm

F: Tiết diện ngang của mặt cắt vật liệu thí nghiệm.
I = ΔH/ΔL : Gradient thủy lực.
Từ công thức (1), chia 2 vế cho F, ta có
V = K.I.
Thế

ΔH

= 180mm

ΔL

= 50mm

F

= π. r2

Và từ giá trị

(2)

(r = 25mm)
ΔQ = 100ml, ΔT = 17s đo được từ thí nghiệm

=>

V=

3 mm/s

=

18cm/phút = 10800mm/h

K=

0.833 mm/s =

5cm/phút = 3000 mm/h

Từ kết quả thí nghiệm cho ta K= 0.833 = const, v = 3mm/s là vận tốc riêng của
đầu lọc khi ΔH = 180mm. Vận tốc này có thể thay đổi phụ thuộc vào gradient thủy
lực. Sau khi lắp đặt ngoài công trường, tốc độ tăng hạ mực nước trong giếng phụ
thuộc vào tốc độ hạ thấp mực nước thực tế.

6

Giếng quan trắc mực nước của một tầng chứa nước xác định kết hợp quan trắc áp
lực nước lỗ rỗng của đất đá tại vị trí lắp đầu lọc gọi là piezometer standpipe. Cấu
tạo của hệ thống này gồm đầu lọc và ống thông suốt. Ống thông suốt để đảm bảo
hệ thống giếng chỉ nhận nước từ một vị trí xác định (đầu lọc). Đầu lọc đảm bảo
mực nước tăng/ hạ trong giếng với một vận tốc ổn định, phù hợp với mục tiêu quan
trắc.
Việc thiết kế và thi công giếng quan trắc phải đảm bảo quan trắc đúng đối tượng,
tức là quan trắc đúng tầng chứa nước đang xét, xem xét sự biến đổi mực nước/áp
lực nước của tầng chứa nước đó theo thời gian. Việc tính toán có thể tóm tắt như
sau:

Cao độ công trình (H=0.0)

h
Miệng giếng quan trắc

H1

H2

Mực nước trong giếng

L
H

h: Cao độ miệng giếng so với cao độ tại công trình, (m).
L: Chiều dài giếng lắp đặt tại công trình, (m).
H1: Chiều sâu mực nước tính từ miệng giếng (xác định bằng thước đo độ sâu mỗi
lần đi đo, có dấu “-” phía trước giá trị đo), (m).
H2= H1 + h: Chiều sâu mực nước tính từ cao độ công trình (dùng để vẽ biểu đồ mực

nước trong các báo cáo), (m). Xem kết quả đo chu kỳ đầu tiên.

7


H = L – | H1| : (m) Chiều cao cột nước so với đầu lọc, được sử dụng để tính áp lực
nước lỗ rỗng của đất đá nằm cùng độ sâu với đầu lọc trong tầng đang xét. Áp lực
nước lổ rỗng tính theo công thức sau:
P=

γn x H

(Kpa).

Với γ n là dung trọng của nước:

γ n = 1000kg/m3
Giá trị P sẽ được sử dụng để báo cáo diễn biến áp lực nước lỗ rỗng theo thời gian quan
trắc. Xem hình kết quả đo chu kỳ đầu tiên.
2. Các bước thi công.
• Khoan giếng có đường kính D90mm đến độ sâu -32m, hoặc -27m theo
từng vị trí.
• Làm sạch hố khoan bằng nước.
• Hạ đầu lọc kiểu Casagrand đến độ sâu thiết kế.
• Chèn cát đến độ sâu -31m (đối với giếng sâu-32m), và -26m (đối với
giếng sâu -27m).
• Thả cát pha đất trám đến độ sâu -15m (đối với cả 2 loại giếng).
• Thả sét bentonite dạng viên vào trong giếng khoan đến độ sâu -0.5m.
• Lớp trên cùng trám bằng xi măng giúp ổn định.
• Đậy nắp, sơn bảo vệ và tiến hành quan trắc.

3. Phương pháp và dụng cụ quan trắc
-

Đầu đo áp lực nước lỗ rỗng loại ống đứng gồm 1 đầu lọc kiểu Casagrand được
nối với ống đứng D42mm thông lên mặt đất, được bảo vệ bằng nắp nhựa. Đầu
lọc cho phép nước thấm qua trong vận tốc được kiểm soát phù hợp với việc thi
công hạ thấp mực nước ngầm và đặc điểm tầng cát thô.

-

Một lớp cát thô được bao xung quanh đầu lọc ở đáy hố khoan để đảm bảo nước
có thể liên thông giữa tầng chứa nước và đầu lọc, khi đó mực nước tăng hạ trong
giếng quan trắc chính là mực áp lực của tầng chứa nước và là được sử dụng để
tính áp lực nước lỗ rỗng tại độ sâu quan trắc.

-

Mực nước trong giếng quan trắc được đo bằng thước đo độ sâu dùng hiệu ứng
điện (dụng cụ điện chuyên dụng đo mực nước của hãng Slope Indicator, DGSI,
USA). Dụng cụ đo mực nước gồm một đầu dò, một dây cáp điện gắn với thiết bị

8


điện tử. Đầu dò được thả với vận tốc chậm dần từ trên xuống, khi đầu dò tiếp
xúc với nước, mạch được nối tiếp, đèn và còi điện tử sẽ báo hiệu. Các vạch độ
sâu trên dây chỉ mực nước cần đo.
-

Trong quá trình lắp đặt các đầu đo các thông tin sau được ghi lại : Tên công

trình, hạng mục hiệu công trình, tên số hiệu điểm đo, ngày tháng lắp đặt; nội
dung lắp đặt, độ sâu lắp đặt: mô tả chi tiết số hiệu, các công việc khi lắp đặt, số
liệu đọc thử và các khó khăn (nếu có) trong khi lắp đặt.

-

Trình tự tiến hành đo tại mỗi điểm với tần suất đo dự kiến tại công trình này là 3
lần/tuần. Tuy nhiên tần suất này có thể thưa/dày phụ thuộc vào tiến độ thi công
tầng hầm. Kiến nghị đã được đề xuất phía trên.

4. Một số hình ảnh lắp đặt giếng quan trắc tại công trường

Gắn đầu lọc kiểu Casagrand vào ống PVC

Mang mang ống PVC với đầu lọc lắp đặt vào lỗ khoan.

9


Nối các ống PVC bằng keo chuyên dụng

Lắp đặt cát hạt thô quanh đầu lọc

Trám bentonite cách ly tầng chứa nước.

10


Trám xi măng, hoàn thành công tác lắp đặt. Miệng giếng được đậy nắp bảo vệ.

Thiết bị đo mực nước Water Level Indicator của hãng DGSI (Durham Geo Slope
Indicator, USA).

11


III.2.2. THIẾT KẾ CÔNG TÁC ĐO CHUYỂN VỊ NGANG

1. Lập lưới quan trắc :
Căn cứ theo hồ sơ thiết kế bản vẽ thiết kế thi công , số lượng giếng quan trắc chuyển vị
ngang do nhà thầu chính cung cấp gồm 10 vị trí quan trắc, 3 hố khoan sâu 28.5 m và 7
hố khoan sâu 23.5m.
2. Kết cấu giếng đo chuyển vị ngang :
-

Chọn lựa 10 giếng trong các giếng đã được lắp đặt sẵn trong quá trình thi công
tường vây. Giếng cấu tạo là các ống thép xuyên suốt, với đường kính D114mm
đến độ sâu -23.5m, và -28.5m.

Ống sắt D114 được lắp đặt sẵn trong tường vây
-

Thổi rửa giếng khoan bằng máy nén khí/máy bơm. Xác định lại độ sâu từng vị
trí và kiểm tra sự thông suốt của ống.

-

Tiến hành công tác lắp đặt ống đo nghiêng (ống vách). Giữa các ống nối với
nhau bằng khớp nối chuyên dụng. Dùng keo chuyên dụng dán các mối nối trước
khi thực hiện công tác nối ống.

-

Bơm nước sạch vào trong ống đo nghiêng nhằm đảm ống không bị đẩy nổi khi
bơm vữa.

-

Dùng bơm áp lực bơm vữa xi măng trộn phụ gia trám khoảng hở giữa ống đo
nghiêng vào trong giếng theo phương pháp dâng từ dưới lên bằng ống có đường
kính 21mm.

12


Các bước lắp đặt ống đo nghiêng

Ống đo nghiêng và khớp nối
-

Khi tiến hành lắp đặt ống đo nghiêng, cần lưu ý đặt phương A-C phải
song song với phương dịch chuyển cần xác định.

13


Hố khai đào

Tường vây

Hướng dịch chuyển
A

B

D

C

Mặt cắt ống đo nghiêng
-

Xây mốc bảo vệ và đậy nắp ống để tránh các vật khác rơi vào trong ống.

-

Chờ vữa xi măng ninh kết tối thiểu 3-5 ngày, bắt đầu cho kỳ đo.
3. Phương pháp và dụng cụ quan trắc:
Giếng đo độ nghiêng được dùng để kiểm tra sự chuyển vị của tường vây, bờ kè,

mố cầu có nằm trong giới hạn cho phép của thiết kế. Giếng đo độ nghiêng được chôn
vĩnh viễn vào hố khoan được khoan qua các khu vực dự đoán có chuyển dịch.
Thiết bị nghiêng là thiết bị chuẩn để kiểm tra giếng. Lần đo đầu tiên sẽ cho số liệu
ban đầu của giếng. Các lần kiểm tra tiếp theo sẽ cho những thay đổi trên biểu đồ nếu
có xảy ra sự dịch chuyển.
Một thiết bị đọc số liệu (inclinometer logger của hãng Geotechnical
Instruments-UK) để ghi kết quả kiểm tra sẽ đi kèm với đầu đo chuyên dụng. Số liệu sẽ
được tự động lưu trữ vào thiết bị. Toàn bộ số liệu sẽ được xử lý, minh giải bằng phần
mềm chuyên dụng.

14


Inclinometer logger của hãng Geotechnical Instruments-UK

Bộ ghi nhận số liệu từ đầu đo

Cáp truyền tín hiệu

Đầu đo

Tiến hành đo dịch chuyển theo thời gian
(Hình minh họa)

Dụng cụ đo dịch chuyển ngang của hãng
Geotechnical Instruments (UK)

15


Hình minh họa: Diễn biến của dịch chuyển ngang theo thời gian

16


IV.

TIẾN ĐỘ VÀ TẦN SUẤT QUAN TRẮC

Thời gian triển khai công tác quan trắc trong vòng 3-5 ngày sau khi chờ hỗn hợp xi

măng/bentonite/cát ninh kết hoàn toàn.
Thời gian thực hiện công tác quan trắc, thí nghiệm dự kiến là: 26 tuần.
Tần suất đo dự kiến của các công tác quan trắc như sau:
STT

DẠNG QUAN TRẮC

1
2

Đo dịch chuyển ngang
Áp lực nước lỗ rỗng

1-2/3
2-3 lần/tuần
2-3 lần/tuần

THÁNG THỨ
3/4-4/5
7 lần/tuần
7 lần/tuần

5-6
2-3 lần/tuần
2-3 lần/tuần

Tần số quan trắc theo tiến độ thi công các tầng hầm, việc tăng giảm độ dày của tần số
phụ thuộc vào yêu cầu thực tế tại công trường. (Đã được nêu ở phần trên).

V. BÁO CÁO KẾT QUẢ

Đơn vị thi công báo cáo nhanh kết quả công tác đo sau 01 ngày thực hiện công tác
đo. Báo cáo tổng hợp sẽ được báo cáo theo tuần.
Các báo cáo của đơn vị thi công dưới dạng: bản biểu số liệu, biểu đồ so sách giữa
các chu kỳ đo và đánh giá khuyến cáo cần thiết.

VI. KIẾN NGHỊ- KHUYẾN CÁO
Việc hạ thấp mực nước nên chia thành 3 giai đoạn. Giai đoạn 1 chỉ hạ thấp vừa đủ
để thi công tầng hầm ở độ sâu mà có nguy cơ xảy ra bục hố móng. Giai đoạn 2 hạ
thấp đủ để để thi công đáy tầng hầm thứ 3. Giai đoạn 3 mới tăng lưu lượng ở các giếng
xung quanh vị trí sâu nhất (hầm kỹ thuật thang máy) trong một thời gian vừa đủ đề thi
công.
Việc khai đào hố móng và hạ thấp mực nước ngầm sẽ gây dịch chuyển đất đá cũng
như làm giảm áp lực nước lỗ rỗng khu vực lân cận. Hiện tượng lún/nứt sẽ xuất
hiện.Nếu dùng phương pháp giảm mực nước ngầm một gian đoạn sẽ rất nguy hiểm.
Việc chia thành nhiều gian đoạn chỉ làm giảm thiểu sự mất áp lực nước rỗ rỗng quá
lớn trong thời gian quá lâu chứ không giải quyết được sự cố lún/nứt, dịch chuyển. Vì
vậy, đòi hỏi phải lắp đặt thêm các mốc quan trắc lún/nghiêng của một số công trình
xung quanh để có những biện pháp xử lý kịp thời.

Phụ lục 1:
17


Nhân lực phục vụ công tác quan trắc Địa kỹ thuật.
STT
1
2
3

Họ và Tên

KSTĐ. Huỳnh Văn Hạnh
TS. Nguyễn Đình Tứ
ThS. Chu Đức Thắng

Chủ trì
Phụ trách kỹ thuật
Đo dịch chuyển, đo nghiêng + minh giải, báo

Đào Hồng Hải

cáo.
Lắp đặt. Đo dịch chuyển, đo nghiêng + Đo mực

Phạm Minh Tuấn

nước trong giếng quan trắc+ minh giải, báo cáo.
Lắp đặt. Đo dịch chuyển, đo nghiêng + Đo mực

6

Võ Văn Cường

nước trong giếng quan trắc+ minh giải, báo cáo.
Lắp đặt. Đo dịch chuyển, đo nghiêng + Đo mực

7

Nguyễn Văn Cường

nước trong giếng quan trắc.

Đo dịch chuyển, đo nghiêng + Đo mực nước

8

trong giếng quan trắc.
Đội công nhân kỹ thuật (5 Khoan, lắp đặt giếng quan trắc. Lắp đặt ống đo

4
5

người)

Nhiệm vụ

dịch chuyển.

18


Phụ lục 2:
Thiết bị phục vụ công tác quan trắc Địa kỹ thuật.

Máy đo dịch chuyển ngang (Inclinometer logger)
Logger readout specifications
Display
LCD
Battery
Nickel Cadmium rechargeable 6 V, 45 Ah, VLRA
Resolution 0.0001 V @ 2 V fs range
Range

± 2 V, ± 4 V, ± 8 V (factory configured)
Temperature range 0°C to 50°C
Data storage
> 26,000 readings
Communication
2400 baud RS 232C
Size
237 mm (w) x 248 mm (h) x 70 mm (d)
Weight
4.5 kg.

Probe specifications
Measuring range
Resolution
Distance between wheels
Operating temperature
Probe dimensions
Probe weight
Probe casing
System accuracy

± 15° of vertical ± 30°, ± 50° optional
± 0.025 mm/500 mm
500 mm
0°C to 80°C
Overall 32 mm x 700 mm length
2.0 kg
Stainless steel
± 6 mm/30 m

Operating cable and cable reel
Six core abrasion resistant, weather proof signal cable with
cores in black, white, red, green, blue, grey with central high
tensile straining member, graduated at every 0.5 m. Outer
sheath is of polyurethane of nominal diameter 10.4 mm.
Length as specified by the customer.
A six pin connector is provided for connecting to the probe.
The cable reel comprises of a plastic winding reel on tubular
frame to hold the specified length of the cable.

19


Thiết bị đo mực nước (Water level Indicator)
(Hãng DGSI, USA, www.slopeindicator.com)

20