Đồ án quan trắc lún công trình

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA TRẮC ĐỊA, BẢN ĐỒ VÀ THÔNG TIN ĐỊA LÝ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TÊN ĐỀ TÀI
XỬ LÝ SỐ LIỆU QUAN TRẮC LÚN CÔNG TRÌNH ĐẠI HỌC
VĂN LANG. PHƯỜNG 5, QUẬN GÒ VẤP, TP. HỒ CHÍ MINH
SVTH: Đỗ Thị Huyền Trân
Chuyên ngành: Trắc Địa và Bản Đồ
Niên khóa 2015-2019

TP. HCM, THÁNG 12 NĂM 2019


TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA TRẮC ĐỊA, BẢN ĐỒ VÀ THÔNG TIN ĐỊA LÝ

ĐỖ THỊ HUYỀN TRÂN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Ngành Kỹ Thuật Trắc Địa-Bản Đồ. Mã số D520503

TÊN ĐỀ TÀI
XỬ LÝ SỐ LIỆU QUAN TRẮC LÚN CÔNG TRÌNH ĐẠI HỌC
VĂN LANG. PHƯỜNG 5, QUẬN GÒ VẤP, TP. HỒ CHÍ MINH
Giảng viên hướng dẫn:Th.S Nguyễn Hữu Đức

TP. Hồ Chí Minh, Năm 2019

LỜI CAM ĐOAN
Tôi, Đỗ Thị Huyền Trân, xin cam đoan đây là công trình độc lập của riêng tôi, được
thực hiện với sự hướng dẫn của giảng viên ThS. Nguyễn Hữu Đức.
Các số liệu trong đồ án có nguồn gốc rõ ràng. Các kết quả trong đồ án này là trung thực
, không chỉnh sửa, do chính tôi làm ra.
TP.HCM ngày

tháng

năm 2019

Đỗ Thị Huyền Trân

i


LỜI CẢM ƠN
Đề tài “ Xử lý số liệu quan trắc lún công trình đại học Văn Lang” là nội dung tôi chọn
để nghiên cứu và làm đồ án tốt nghiệp sau 4.5 năm theo học chương trình đại học chính
qui chuyên ngành Trắc Địa Bản Đồ tại trường Đại Học Tài Nguyên Và Môi Trường
TP.HCM.
Để hoàn thành quá trình nghiên cứu , tôi xin chân thành cảm ơn Khoa Trắc Địa -Bản Đồ
và Thông Tin Địa Lý đã tạo điều kiện giúp tôi tích lũy kinh nghiệm và kiến thức thực tế
và hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp.
Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Nguyễn Hữu Đức đã trực tiếp chỉ bảo và hướng
dẫn trong suốt quá trình nghiên cứu để tôi hoàn thiện đồ án .
Trong quá trình thực hiện , mặc dù đã có nhiều cố gắng, nhưng vẫn không thể tránh khỏi
những sai sót do vốn kiến thức còn hạn chế. Tôi rất mong nhận được sự góp ý từ Thầy,
Cô trong Khoa Trắc Địa Bản Đồ và Thông Tin Địa Lý , anh chị đồng nghiệp và các bạn

để đồ án tốt nghiệp của tôi được hoàn thiện hơn.
Tôi chân thành cám ơn !

ii


TÓM TẮT
Đề tài “ Xử lí số liệu quan trắc lún công trình đại học Văn Lang ” được xây dựng
dựa trên vai trò quan trọng của quan trắc biến dạng công trình nói chung và quan trắc
lún nói riêng. Giúp công trình đưa vào sử dụng an toàn , thuận tiện, phù hợp với nhu cầu
phát triển giáo dục của Việt Nam.
Để quan trắc lún cho công trình này tôi chọn phương pháp đo cao hình học, vì đây
là phương pháp đo đạc với độ chính xác cao do đã loại trừ nhiều nguồn sai số ảnh hưởng
kết quả đo.
Mục tiêu thực hiện đề tài là tìm hiểu về lưới tự do và thuật toán bình sai lưới tự do,
xác định các tiêu chuẩn đánh giá độ ổn định mốc độ cao cơ sở, loại bỏ những điểm
không ổn định ra khỏi các mốc dùng làm số liệu gốc cho việc xử lý số liệu lưới quan
trắc. Đối với lưới quan trắc thì sử dụng phương pháp bình sai tham số để xử lý số liệu
lưới , sau khi bình sai sẽ xác định được lượng chuyển dịch của các mốc quan trắc . Từ
đó đưa ra nhận xét về tình hình dịch chuyển của công trình qua các chu kỳ đo. Thể hiện
biểu đồ lún nhằm đánh giá mức độ lún của công trình trong quá trình thi công theo thời
gian.
Các kết quả thu được là căn cứ để đánh giá tình hình ổn định của công trình và đưa
ra các biện pháp xử lý kịp thời khi công trình bị biến dạng. Đồng thời , kết quả còn là
sản phẩm của sinh viên trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp.

iii


XÁC NHẬN CỦA HỘI ĐỒNG

Đồ án này được hoàn thành tại: Trường Đại học Tài Nguyên và Môi Trường TP.HCM
Giảng viên hướng dẫn:
ThS. Nguyễn Hữu Đức
Giảng viên phản biện:
Đồ án được chấm bởi hội đồng chấm đồ án , họp tại phòng…..vào lúc….giờ,
ngày…tháng….năm 2019
Thành phần hội đồng gồm: ................................................................................................
................................................................................................
................................................................................................
Xác nhận của Chủ Tịch Hội Đồng và Trưởng Khoa sau khi đồ án đã được chỉnh sửa (
nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA

iv


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
PHẦN NỘI DUNG ........................................................................................................ 3
CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ QUAN TRẮC BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH ........ 3
1.1 Khái niệm về chuyển dịch biến dạng công trình: .............................................. 3
1.1.1 Phân loại chuyển dịch biến dạng công trình ...............................................3
1.1.2. Nguyên nhân gây nên chuyển dịch và biến dạng công trình: ...................3
1.1.3 Mục đích quan trắc biến dạng công trình ...................................................3
1.2 Yêu cầu độ chính xác ........................................................................................... 4
1.2.1 Yêu cầu độ chính xác .....................................................................................4
1.2.2 Chu kỳ quan trắc: ..........................................................................................4
1.3.1. Nội dung phương pháp đo cao hình học. ....................................................5

1.3.2 Phương pháp đo cao thủy tĩnh. ....................................................................7
1.3.3 Phương pháp đo cao lượng giác ...................................................................8
1.3.4 Nhận xét ..........................................................................................................9
1.4 Hệ thống mốc quan trắc và lưới khống chế ....................................................... 9
1.4.1 Kết cấu và phân bố mốc ................................................................................9
1.4.2 Lưới khống chế quan trắc lún công trình ..................................................12
CHƯƠNG 2: CÔNG TÁC QUAN TRẮC LÚN VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU QUAN
TRẮC LÚN CÔNG TRÌNH. ...................................................................................... 15
2.1 Tiêu chuẩn ổn định của mốc độ cao cơ sở: ...................................................... 15
2.2 Một số phương pháp phân tích ổn định của mốc lún cơ sở. .......................... 15
2.2.1 Phương pháp phân tích tương quan . ........................................................16
2.2.2 Phương pháp Kostekhel: .............................................................................16
2.2.3 Phương pháp Trernhikov ...........................................................................17
2.3.1 . Đo đạc, lưới cơ cở: .....................................................................................18
2.3.2.Thuật toán bình sai lưới tự do : ..................................................................18
2.3.3. Qui trình tính toán ......................................................................................19
2.4. Xử lí số liệu quan trắc lún công trình.............................................................. 20
2.5 Giới thiệu về phần mền bình sai. ...................................................................... 22
2.6 Dự báo lún ........................................................................................................... 22
2.6.1 Tính toán các tham số đo lún ......................................................................22
2.6.2 Dự báo lún theo hàm đa thức .....................................................................23
CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN THỰC NGHIỆM .......................................................... 25
3.1 Giới thiệu khu vực nghiên cứu : ....................................................................... 25
3.2 Công nghệ, Phương pháp thực hiện quan trắc công trình Đại học Văn
Lang:.......................................................................................................................... 26
v


3.3 Xử lý lưới cơ sở bằng phần mềm Microsoft Excel và Dp Survey 2.9 ............ 27
3.3.1 Xử lý lưới bằng phần mềm Microsoft Excel .............................................27

3.3.2 Xử lý lưới bằng phần mềm Dp Survey 2.9 ................................................30
3.3.3 Nhận xét ........................................................................................................32
3.4 Xử lý lưới quan trắc ........................................................................................... 33
3.4.1 Xử lý số liệu lưới quan trắc bằng Microsoft excel ....................................34
3.4.2 Xử lý số liệu lưới quan trắc bằng Dp Survey 2.9 ......................................36
3.4.3 Nhận xét : ......................................................................................................37
3.5 Kết quả tham số lún ........................................................................................... 39
3.6 Biểu đồ lún và dự báo lún ................................................................................. 40
3.6.1 Biểu đồ lún: ..................................................................................................40
3.6.2 Thể hiện độ lún bằng phần mềm Surfer 8 .................................................42
3.6.3 Dự báo lún ....................................................................................................44
PHẦN KẾT LUẬN -KIẾN NGHỊ ............................................................................. 50
1.Kết Luận: ............................................................................................................... 50
2. Kiến Nghị .............................................................................................................. 50
TÀI LIỆU THAM KHẢO: ......................................................................................... 51

vi


DANH MỤC BẢNG BIỂU
STT

Tên Bảng

1.1

Độ chính xác quan trắc chuyển dịch trong thực tế

1.2

Tiêu chuẩn kỹ thuật trong đo cao hình học

1.3

Ưu nhược điểm các phương pháp quan trắc lún

3.1

Bảng trị đo chênh cao lưới cơ sở chu kỳ 1

3.2

Bảng độ cao điểm gốc cơ sở chu kỳ 1

3.3

Bảng trị đo chênh cao lưới cơ sở chu kỳ 2

3.4

Bảng tổng hợp độ cao các mốc cơ sở bằng Microsoft Excel

3.5

Bảng tổng hợp độ cao các mốc cơ sở bằng Dp Survey 2.9

3.6

Tổng hợp dịch chuyển các mốc cơ sở trong 7 chu kỳ

3.7

Bảng trị đo chênh cao lưới quan trắc chu kỳ 1

3.8

Bảng tổng hợp độ cao mốc quan trắc trong 7 chu kỳ bằng Excel

3.9

Bảng tổng hợp độ cao mốc quan trắc trong 7 chu kỳ bằng Dp Survey

3.10

Bảng kết quả chênh lệch độ cao các mốc quan trắc giữa phần mềm
Excel và Dp Survey

3.11

Bảng số liệu độ cao các mốc sau bình sai (mm)

3.12

Độ lún tương đối các mốc quan trắc công trình (mm)

3.13

Độ lún tuyệt đối các mốc quan trắc công trình (mm)

3.14

Bảng số liệu biểu đồ lún qua 7 chu kỳ

3.15

Bảng trị đo chênh cao lưới cơ sở chu kỳ 2

vii


DANH MỤC HÌNH ẢNH
STT

Tên hình ảnh

1.1

Trạm đo cao hình học và tuyến đo cao hình học

1.2

Sơ đồ cấu tạo máy đo cao thủy tĩnh

1.3

Đo cao lượng giác

1.4

Kết cấu mốc chôn sâu lõi đơn

1.5

Kết cấu mốc chôn sâu lõi kép

1.6

Kết cấu mốc chôn nông dạng ống

1.7

Mốc gắn tường

1.8

Mốc gắn nền

1.9

Lưới cơ sở dạng rời

1.10

Lưới cơ sở dạng cụm

1.11

Lưới quan trắc

3.1

Tổng quan khu vực nghiên cứu

3.2

Sơ đồ lưới cơ sở

3.3

Sơ đồ lưới quan trắc từ chu kỳ 1 đến chu kỳ 5

3.4

Sơ đồ lưới quan trắc chu kỳ 6 và chu kỳ 7

3.5

Biểu đồ lún các mốc qua 9 chu kỳ quan trắc

3.6

Giao diện phần mềm Sufer 8

3.7

Cửa sổ làm việc phần mềm Sufer 8

3.8

Kết quả thể hiện độ lún công trình dạng Contour map

3.9

Kết quả thể hiện độ lún công trình dạng Wireframe

310

Kết quả thể hiện độ lún công trình dạng Post Map

3.11

Biểu đồ lún mốc M1 theo hàm đa thức bậc 2

3.12

Biểu đồ lún mốc M3 theo hàm đa thức bậc 3

viii


MỞ ĐẦU
I.Đặt vấn đề:
Đầu tư cho giáo dục là đầu tư cho sự phát triển, được ưu tiên đi trước trong
các công trình, kế hoạch phát triển kinh tế - xã hội. với ý nghĩa đó thì việc xây dựng
trường học ở Việt Nam là thực sự cần thiết, trên thực tế hiện nay ở nước ta các trường
học được xây dựng ngày càng nhiều. Để xây dựng một công trình trường học an toàn
và thuận tiện thì công tác trắc địa chiếm một trong những yếu tố cực quan trọng,
trong đó có công tác quan trắc lún công trình. Biến dạng công trình nói chung và và
độ lún của nền móng công trình nói riêng cần phải được xác định một cách hệ thống
và thông báo kết quả kịp thời theo từng chu kỳ để nhận được thông số đặc trưng về

độ lún, độ ổn định của nền móng và kiểm tra các số liệu dự tính của công trình cho
các loại nền đất. Kết quả của quá trình đo lún được dùng để đánh giá, kiểm chứng lý
thuyết và các giải pháp thiết kế công trình. Đồng thời nó còn làm cơ sở để đưa ra
những biện pháp cần thiết để đề phòng và xử lí các sự cố xảy ra .
Để đảm bảo an toàn và tuổi thọ cho công trình trong thời gian thi công cũng
như trong quá trình sử dụng, còn góp phần tạo cơ sở, bằng chứng giải quyết tranh
chấp pháp lí khi có khiếu kiện hư hỏng công trình do xây dựng công trình khác,
chúng ta cần quan trắc biến dạng công trình. Công trình Đại Học Văn Lang là công
trình có tải trọng gia tăng theo chiều đứng nên trong quá trình thi công sẽ ảnh hưởng
đến bản thân công trình. Vì thế phải tiến hành quan trắc biến dạng phần thân công
trình thi công và một năm sau khi kết thúc phần thô công trình. Xuất phát từ vấn đề
trên thì em tiến hành thực hiện đề tài “Xử lý số liệu quan trắc lún công trình đại học
Văn Lang, Phường 5- Gò Vấp Thành Phố Hồ Chí Minh”.

1


II.Mục tiêu và giới hạn đề tài:
II.1 Mục tiêu:
-Tìm hiểu nguyên nhân gây nên chuyển dịch biến dạng công trình.
- Tìm hiểu cách bố trí lưới độ cao cơ sở và lưới quan trắc tại công trình đại học
Văn Lang.
- Xử lý số liệu và đánh giá độ ổn định của lưới cơ sở và lưới quan trắc (sử dụng
các thuật toán bình sai để tính toán trên excel, sử dụng phần mềm Hhmaps).
- Tìm hiểu việc lập biểu đồ lún và dự báo độ lún thông qua số liệu các mốc quan
trắc công trình ở các chu kỳ.
- Lập hàm dự đoán lún bậc 2, bậc 3 cho các mốc quan trắc các chu kỳ tiếp theo
của công trình.
II.2. Giới hạn nội dung:
- Khái quát chung về quan trắc biến dạng công trình gồm: nguyên nhân, phân loại

chuyển dịch biến dạng, kết cấu phân bố mốc, các phương pháp quan trắc lún…..
- Xử lý số liệu đo lún công trình gồm: tiêu chuẩn và các phương pháp đánh giá
độ ổn định mốc độ cao lưới cơ sở, phương pháp bình sai lưới cơ sở, các bước xử lý
số liệu đo lún, tính toán tham số lún, dự báo độ lún…..
- Tính toán thực nghiệm gồm: qui trình kỹ thuật, quy phạm, xử lí số liệu lưới cơ
sở và lưới quan trắc, biểu đồ dự báo lún….
II.3. Giới hạn không gian:
- Khu vực nghiên cứu là trường Đại Học Văn lang cơ sở 3, phường 5 , quận Gò
Vấp, TP.HCM. Diện tích 5.8ha.
II.4. Giới hạn thời gian:
-Thời gian thu thập số liệu từ 06/12/2016 đến 17/01/2018. Thời gian thực hiện
đồ án từ tháng 8/2019 đến tháng 12/2019.

III. Cơ sở lí thuyết
- Các khái niệm, phân loại, nguyên nhân chuyển dịch, biến dạng công trình.
- Kết cấu, phân bố mốc
- Yêu cầu độ chính xác và tiêu chuẩn áp dụng
- Chu kỳ quan trắc
- Các phương pháp quan trắc lún, xử lý lưới, biểu đồ lún qua các chu kỳ.
- Tiêu chuẩn và phương pháp đánh giá độ ổn định của mốc độ cao lưới cơ sở.

IV. Bố cục đồ án:
Nội dung của đồ án gồm 3 chương:
CHƯƠNG I: KHÁI QUÁT VỀ QUAN TRẮC BIẾN DẠNG CÔNG
TRÌNH
CHƯƠNG II: CÔNG TÁC QUAN TRẮC LÚN VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU
QUAN TRẮC LÚN CÔNG TRÌNH
CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THỰC NGHIỆM

2

PHẦN NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ QUAN TRẮC BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH
1.1 Khái niệm về chuyển dịch biến dạng công trình:
1.1.1 Phân loại chuyển dịch biến dạng công trình
- Định nghĩa: Chuyển dịch công trình là sự thay đổi vị trí của công trình trong
không gian so với vị trí ban đầu của công trình.
(PGS.TS Trần Khánh, 2007. Quan trắc và phân tích biến dạng công trình)
- Chuyển dịch được phân thành 2 loại:
+ Chuyển dịch theo phương thẳng đứng hay còn gọi là độ lún (ký hiệu là
S) là sự thay đổi vị trí công trình theo hướng lên trên (trồi, S>0) hoặc hướng
xuống dưới ( lún, S<0).
+ Chuyển dịch ngang ( ký hiệu là Q): là sự thay đổi vị trí công trình trong
mặt phẳng nằm ngang có thể theo một hướng xác định hoặc một hướng bất kỳ
- Biến dạng công trình là sự thay đổi về hình dạng và kích thước công trình so
với trạng thái ban đầu, là hậu quả của quá trình chuyển dịch không đều .
- Các loại biến dạng thường gặp là : Cong vênh, vặn xoắn , rạn nứt…..
1.1.2. Nguyên nhân gây nên chuyển dịch và biến dạng công trình:
- Do tác động bởi nhiều yếu tố nên làm cho công trình bị chuyển dịch và biến
dạng ngay cả giai đoạn thi công cũng như trong thời gian vận hành và sử dụng. Trong
đó có 2 yếu tố chính:
+ Nhóm yếu tố tự nhiên: bao gồm tính chất của các lớp đất đá tạo nên nền
móng công trình, các yếu tố khí tượng như ( nhiệt độ, độ ẩm, hướng chiếu sáng)…
+ Nhóm yếu tố nhân tạo: do những sai sót trong quá trình khảo sát địa chất
công trình, khai thác nước ngầm gây nên hoạt động sụt lún trong lòng đất, do
phương tiện giao thông và máy móc vận hành trong quá trình thi công….
1.1.3 Mục đích quan trắc biến dạng công trình
Quan trắc chuyển dịch biến dạng công trình nhằm mục đích xác định mức độ
chuyển dịch biếng 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 độ ổn định công trình
phòng ngừa các sự cố hư hỏng, đổ vỡ có thể xảy ra.
+ Kết quả quan trắc là số liệu đối chứng để kiểm tra các tính toán trong
giai đoạn 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 có ảnh hưởng đến quá trình vận hành công
trình, từ đó đề ra chế độ sử dụng, khai thác công trình hợp lý.
- Tóm lại mục đích quan trắc lún :
+Thứ nhất là xác định các giá trị độ lún, độ chuyển dịch tuyệt đối và tương
đối công trình so với các giá trị tính toán theo thiết kế của chúng. Từ đó tìm ra
3


những nguyên nhân gây ra lún, chuyển dịch và mức độ nguy hiểm của chúng đối
với quá trình làm việc bình thường của công trình. Trên cơ sở đó đưa ra các giải
pháp phù hợp nhằm phòng ngừa các sự cố có thể xảy ra.
+Thứ hai là xác định các thông số đặc trưng cần thiết về độ ổn định công
trình, làm chính xác thêm các số liệu đặc trưng cho tính chất cơ lý của nền đất.
Dùng làm số liệu kiểm tra các phương pháp tính toán, xác định các giá trị độ lún,
độ chuyển dịch giới hạn cho phép đối với các loại nền đất và các công trình khác
nhau.
1.2 Yêu cầu độ chính xác
1.2.1 Yêu cầu độ chính xác
Yêu cầu độ chính xác quan trắc chuyển dịch chính là độ chính xác cần thiết xác
định chuyển dịch công trình, chỉ tiêu của định lượng này phụ thuộc chủ yếu vào tính
chất cơ lý đất đá dưới nền móng, đặc điểm kết cấu và vận hành công trình.
Có hai cách xác định yêu cầu độ chính xác quan trắc chuyển dịch
-Theo độ chuyển dịch dự báo, yêu cầu độ chính xác quan trắc được xác định bằng

công thức:
𝑚𝑄 ≤

𝑄
2𝜀

(1.1)

Trong đó:
𝑚𝑄 – yêu cầu độ chính xác quan trắc chuyển dịch ở thời điểm
Q – giá trị chuyển dịch dự báo giữa 2 chu kỳ quan trắc
𝜀 - hệ số đặc trưng cho độ tin cậy của kết quả quan trắc, phụ thuộc
vào xác xuất được chấp nhận. Đối với quan trắc biến dạng thường lấy xác xuất
P =0.997, (tương ứng với 𝜀 = 3) và khi đó công thức tính độ chính xác quan trắc
chuyển dịch là:
𝑚𝑄 ≤ 0.17𝑄

(1.2)

-Yêu cầu độ chính xác quan trắc thường được xác định dựa vào điều kiện nền
móng, đặc điểm kết cấu đối với từng loại công trình (PGS.TS Trần Khánh, Quan
trắc và phân tích biến dạng công trình, 2007,trang 5)
1.2.2 Chu kỳ quan trắc:
Quan trắc biến dạng công trình thuộc dạng đo lặp, được thực hiện nhiều lần với
một đối tượng, mỗi lần đo là một chu kỳ quan trắc. Thời gian thực hiện các chu kỳ
đo được xác định trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật quan trắc lún hoặc chuyển dịch
ngang công trình.
Có thể phân chia các chu kỳ quan trắc chuyển dịch thành ba giai đoạn: giai đoạn
thi công, giai đoạn đầu vận hành và giai đoạn công trình đi vào ổn định.
-Chu kỳ 0: Được thực hiện ngay sau khi đã xây xong phần móng và mặt

sàn tầng 1.

4


-Trong giai đoạn thi công: các chu kỳ tiếp theo đucợ quy định tùy theo
mức tăng của tải trọng công trình , thường chọn vào lúc công trình đã xây dựng đạt
25%, 50%, 75% và 100% tải trọng.
-Trong giai đoạn đầu vận hành công trình, chu kỳ quan trắc được qui định
tùy thuộc vào tốc độ chuyển dịch của công trình. Thời gian đo giữa 2 chu kỳ trong
giai đoạn này thường trong khoảng 2 đến 6 tháng
-Thời kỳ công trình đã đi vào ổn định: Thời gian giữa 2 chu kỳ đo có thể
thưa hơn, thường thì 6 tháng đến 1 năm mới phải quan trắc một lần
Chu kỳ quan trắc phải được tính toán sao cho kết quả quan trắc phản ánh
đúng thực chất quá trình chuyển dịch của đối tượng quan trắc. Nếu chu kỳ đo thưa
thì sẽ không xác định được đúng quy luật chuyển dịch, ngược lại nếu định chu kỳ
quan trắc quá dày sẽ dẫn đến lãng phí nhân lực, tài chính và các chi phí khác.
1.3 Phương pháp quan trắc lún công trình
1.3.1. Nội dung phương pháp đo cao hình học.
Đo cao hình học dựa trên nguyên lý tạo tia ngắm nằm ngang của máy thủy chuẩn,
để đạt được độ chính xác cao trong quan trắc độ 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
phương pháp đã nêu có tên gọi là đo cao hình học tia ngắm ngắn

bB
A
HA

hAB

a

HB

MTC

Hình 1.1: Trạm đo cao hình học và tuyến đo cao hình học.
(PGS.TS. Trần Khánh và TS. Nguyễn Quang Phúc, 2010).
Nếu máy thủy chuẩn đặt giữa khoảng A và B, ký hiệu (a) và (b) là các số đọc
tương ứng trên mia sau (đặt tại A) và mia trước (đặt tại B), khi đó chênh cao giữa
hai điểm A, B được tính theo công thức:
hAB = (a) - (b)

(1.3)

Ngoài ra còn có những dụng cụ hỗ trợ khác như nhiệt kế, cốc mia, ô chê nắng.
Trước và sau mỗi chu kì đo, máy và mia phải được kiểm nghiệm theo đúng quy định,
đặc biệt phải xác định giá trị và đảm bảo ổn định của góc i của máy thủy chuẩn .

5


Phương pháp đo cao hình học có thể đạt độ chính xác rất cao, những nghiên cứu
lý thuyết và thực nghiệm đã xác định rằng: Với máy thủy chuẩn Ni004, sai số trung
phương đo chênh cao trên 1 trạm đo có thể đạt đến giá trị được thể hiện bằng công
thức:
mh/Tr = (0.014 + 0.0014D) mm

(1.4)

➢ Đối với phương pháp đo cao hình học ta cần chu ý:
- Tuyến đo cần lựa chọn thuyết kế 1 cách cẩn thận, ít bị ảnh hưởng của chiết
quang đứng và tác động của phương tiện cơ giới.
- Chiều dài tia ngắm từ máy đến mia hạn chế không vượt quá 25-30 (m).
- Kiểm tra máy thủy chuẩn và mia invar trước và sau khi quan trắc kiểm nghiệm
sao cho gốc i ≤ 8’’.
- Chọn thời điểm đo thích hợp: đo trong thời thiết râm mát gió nhẹ ít bị ảnh hưởng
của chiết quang và giao động khí quyển.
- Hạn chế chênh lệch chiều dài từ máy đến mia trước và mia sau cũng như tích
lũy chênh lệnh khoảng cách trên mỗi tuyến đo.
- Đối với công trình nên sử dụng cùng 1 bộ máy cố định, cố gắng đảm bảo điều
kiện tương tự như nhau trong chu kỳ quan trắc.
- Bảo vệ máy với biến động nhiệt độ môi trường.

6


Bảng 1.2: Tiêu chuẩn kỹ thuật đo cao hình học trong quan trắc lún công trình .
STT Chỉ tiêu kỹ thuật

Hạng I

Hạng II

Hạng III

≤ 25 𝑚

≤ 25 𝑚

≤ 40 𝑚

0.8 ≤ ℎ ≤ 2.5

0.5 ≤ ℎ ≤ 2.5

0.3 ≤ ℎ ≤ 2.5

-Trên một trạm đo

≤ 0.4

≤ 1.0

≤ 2.0

-Tích lũy trên một đoạn
đo

≤ 2.0

≤ 4.0

≤ 5.0

4

Chênh lệch độ cao giữa
tuyến đo đi và đo về

≤ 0.3√𝑛 𝑚𝑚

≤ 0.5√𝑛 𝑚𝑚

≤ 1.0√𝑛 𝑚𝑚

5

ℎ
Sai số khép giới hạn 𝑓𝑔ℎ

1.0√𝑛 𝑚𝑚

2.0√𝑛 𝑚𝑚

1

Chiều dài tia ngắm

2

Chiều cao tia ngắm (m)

3

Chênh lệch khoảng cách
từ máy đến mia.

0.3√𝑛 mm

(n là số trạm đo)
(PGS.TS Trần Khánh, Quan trắc và phân tích biến dạng công trình, 2007,trang 32)
1.3.2 Phương pháp đo cao thủy tĩnh.
Đo cao thủy tĩnh được dựa trên định luật thủy lực: “Bề mặt chất lỏng trong các
bình thông nhau luôn có vị trí nằm ngang (vuông góc với phương dây dọi) và có
cùng một độ cao, không phụ thuộc vào hình dạng mặt cắt cũng như khối lượng chất
lỏng trong các bình”, nếu nhiệt độ, áp xuất và mật độ chất lỏng trong các bình có
giá trị khác nhau thì phương trình thủy lực được thể hiện dưới dạng
ℎ1 +

𝑝1
𝑔.𝜌1

= ℎ2 +

𝑝2
𝑔.𝜌2

(1.5)

➢ Trong đó:
- h1, h2 độ cao chất lỏng trong các bình, tính từ thời điểm thấp nhất của hệ thống.
- p1, p2 áp xuất chất lỏng trong các bình 1 và 2.
-𝜌1 , 𝜌2 mật độ chất lỏng trong các bình 1 và 2
-g là gia tốc trọng trường .
Từ biểu thức (1.5) có thể nhận thấy, bề mặt chất lỏng tại các bình chỉ có độ cao
bằng nhau khi:
𝑝1
𝑔.𝜌1

7

=

𝑝2
𝑔.𝜌2

(1.6)


Hình 1.2: Sơ đồ cấu tạo máy đo cao thủy tĩnh

(PGS.TS.Trần Khánh, TS.Nguyễn Quang Phúc,2010)
Chênh cao giữa A và B là:
-Vị trí thuận: ℎ𝐴𝐵 = (𝑑1 − 𝑆1 ) − (𝑑2 − 𝑇1 )
-Vị trí nghịch : ℎ𝐴𝐵 = (𝑑2 − 𝑆2 ) − (𝑑1 − 𝑇2 )

(1.7)
(1.8)

Trong đó :
𝑆1 , 𝑇1 , 𝑆2 , 𝑇2 là số đọc trên thang số tại các bình 𝑁1 và 𝑁2 tương ứng
𝑑1 , 𝑑2 là khoảng cách từ vạch “0” của thang số đến mặt phẳng đáy bình
chỉ dùng khi phương pháp thủy chuẩn hình học không có hiệu quả.
1.3.3 Phương pháp đo cao lượng giác
Nguyên lý của phương pháp là dựa vào mối tương quan hàm lượng giác trong
tam giác tạo bởi tia ngắm nghiêng, khoảng cách giữa hai điểm cần xác định chênh
cao.
Máy sử dụng trong do cao lượng giác này là máy kinh vĩ hoặc máy toàn đạt điện
tử .Máy kinh vĩ dùng trong phương pháp này có độ chính xác cao như Theo010 ,

Wild-T2, T1T2…và các máy có độ chính xác tương đương. Ngoài ra cũng cần các
dụng cụ khác như tiêu ngắm ….
Để xác định chênh cao giữa điểm đặt máy kinh vĩ (A) và điểm ngắm (B), cần
phải đo các đại lượng khoảng cách ngang D, góc thiên đỉnh Z (hoặc góc đứng V),
chiều cao máy i và chiều cao tiêu l.
Trong đo cao lượng giác, chênh cao giữa hai điểm được tính theo công thức:
ℎ𝐴𝐵 = 𝐷𝑐𝑡𝑔𝑍 + 𝑖 − 𝑙
(1.9)
Hoặc
ℎ𝐴𝐵 = 𝐷𝑡𝑔𝑉 + 𝑖 − 𝑙

8


Hình 1.3 : Đo cao lượng giác
1.3.4 Nhận xét
Bảng 1.3 Ưu nhược điểm các phương pháp quan trắc lún
Phương pháp

Ưu điểm

Nhược điểm

Phương pháp đo cao
hình học từ giữa

Độ chính xác cao do
chịu ít nguồn sai số

Cần đảm bảo khoảng

cách đặt máy ở giữa
hai mia để hạn chế sai
số

Phương pháp đo cao
thủy tĩnh

Quan trắc các nền kết
cấu trong điều kiện
xây dựng chật hẹp

Độ chính xác không
bằng phương pháp đo
cao hình học từ giữa

Phương pháp đo cao
lượng giác

Đo được nhiều dạng
địa hình khác nhau

Độ chính xác thấp do
có nhiều sai số

1.4 Hệ thống mốc quan trắc và lưới khống chế
1.4.1 Kết cấu và phân bố mốc
Có 2 loại mốc tương ứng với 2 cấp lưới dùng trong quan trắc lún công trình đó
là mốc chuẩn ( mốc cơ sở) và mốc quan trắc (mốc lún).
a) Mốc cơ sở:
Hệ thống mốc cơ sở đóng vai trò rất quan trọng, nó là điểm gốc của hệ chuẩn (hệ

qui chiếu). Vì vậy cần xây dựng một hệ thống mốc chuẩn cố định tức là độ cao của
chúng không thay đổi theo thời gian.
Nếu vì trường hợp khó khăn ta có thể dựa vào các mốc chuẩn không ổn định tức
là các mốc này vẫn bị lún do những nguyên nhân khác gây ra, nhưng phải biết được
quy luật lún của chúng để tiến hành nội suy giá trị độ cao ở thời điểm nào đó với độ
chính xác cần thiết. Tuy nhiên, việc xác định được ổn định của các mốc chuẩn là rất
khó khăn và phức tạp. Vì thế khi xây dựng hệ thống mốc chuẩn phải nghiên cứu kỹ
các tài liệu địa chất công trình, địa chất thủy văn.

9


Số lượng mốc cơ sở phải đủ và đường tuyến dẫn từ các mốc chuẩn gốc phải chính
xác, hợp lý, ổn định và có đủ điều kiện kiểm tra, đánh giá được ổn định của chúng.
Nên tạo thành những cụm hệ thống mốc chuẩn, mỗi cụm có ít nhất 3 mốc. Tùy thuộc
vào qui mô và diện tích của nhà và công trình xây dựng mà bố trí số lượng mốc cơ
sở và số cụm.
Mốc độ cao cơ sở dùng trong quan trắc thường được thiết kế theo 3 kiểu: Mốc
chôn sâu , mốc chôn nông và , mốc gắn tường. Các mốc phải được đặt ở tầng đá gốc
hoặc tầng cuội sỏi và được qui định với kích thước lớn , đế rộng và đặt ở những nơi
có cấu tạo địa chất ổn định, cách xa nơi quan trắc lún với khoảng cách hợp lý là 2/3H
(H là chiều cao công trình). Không chôn mốc ở nơi ngập nước, đất trượt, bãi bồi và
cách xa đường sắt tối thiểu 50m, đường ô tô tối thiểu 30m.

Hình 1.5 Kết cấu mốc chôn
sâu lõi kép

Hình 1.4 Kết cấu mốc chôn
sâu lõi đơn

Hình 1.6 Mốc chôn nông
ng
10


b) Kết cấu và phân bố mốc quan trắc
Mốc quan trắc có 2 loại: mốc gắn tường và mốc gắn nền. Thường có kết cấu đơn
giản như là một đoạn thép Φ = 20𝑚𝑚 , dài 6 ÷ 15𝑐𝑚 và được gắn vào công trình
tại những điểm đặc trưng cho quá trình chuyển dịch của công trình và cùng chuyển
dịch với công trình.
Số lượng và phân bố các mốc được thiết kế phù hợp với từng công trình và phải
đủ để có thể xác định được các tham số đặc trưng cho quá trình lún của công trình.
(theo tcvn 9360:2012, quy trình kỹ thuật xác định độ lún công trình dân dụng và
công nghiệp bằng phương pháp đo cao hình học)
+ Đối với các công trình nhà ở và nhà chung cư không có khung chịu lực, sử
dụng tường gạch chịu lực, móng băng thì mốc đo độ lún được phân bố theo chu
vi của công trình, các mốc cách nhau từ 10 m đến 15 m. Khi chiều rộng của công
trình lớn hơn 25 m thì các mốc được đặt thêm ở tường ngang, tại chỗ giao nhau
của chúng với tường gạch dọc.
+ Đối với các công trình công nghiệp và nhà khung chịu lực, mốc đo độ lún
được đặt tại các cột chịu lực theo chu vi của công trình và bên trong công trình
sao cho các mốc được phân bố theo trục ngang và trục dọc tối thiểu là ba mốc tại
một hướng. Tại khu vực bệ lò hoặc móng máy các mốc đo độ lún được bố trí dày
hơn theo các trục đối xứng.
+ Đối với các khu nhà chung cư cao tầng có các sàn bằng panen tấm 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 m đến 8 m (tương ứng với hai tấm panen hay còn gọi là
tương ứng qua hai bước của panen).
+ Đối với các nhà xưởng được xây dựng trên móng cọc thì các mốc phân bố
cách nhau tối đa là 15m theo trục dọc và trục ngang của công trình. Khi chiều

rộng của nhà xưởng lớn hơn 25 m thì số lượng mốc đo độ 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 công nghiệp có móng
băng giao nhau thì mốc đo độ lún sẽ được bố trí theo hướng dọc và ngang của
trục móng và theo chu vi của công trình, với mật độ một mốc trên 100 m2 diện
tích.
+Đối với các công trình loại ống khói, si lô, lò luyện gang, công trình dạng
tháp, máy nâng, kho thóc... mốc được đặt tối thiểu bốn chiếc theo chu vi. Với các
công trình cần bảo đảm chuyển động theo một trục, cần đặt mốc đo độ 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 tường vách cứng và vách cứng có trụ, các mốc được đặt theo
chu vi của công trình với khoảng cách từ 15 m đến 20 m.
+ Đối với trường hợp nâng cấp cải tạo công trình thì tại nơi tiếp giáp với công
trình cũ được xem như khe lún và mốc đo độ lún được đặt cho cả hai bên của
công trình. Khoảng cách giữa các mốc đo độ lún cách nhau từ 15 m đến 20 m.

11


Hình 1.7 : Mốc gắn

Hình 1.8: Mốc gắn nền
1.4.2 Lưới khống chế quan trắc lún công trình
Để quan trắc lún công trình thường lập hệ thống lưới khống chế gồm 2 cấp độc
lập nhau.
a) Cấp lưới cơ sở
Gồm các mốc độ cao cơ sở hay còn gọi là các mốc độ cao gốc được xây dựng
kiên cố, có độ ổn định cao và được bố trí ngoài phạm vi ảnh hưởng của độ lún công
trình. Có thể bố trí thành từng cụm mỗi cụm từ 3 điểm trở lên (hình 1.10) hoặc bố

trí dạng rời từng điểm ( hình 1.9) nhưng tổng số mốc không được nhỏ hơn 3.
(TS.Trần Khánh, TS.Nguyễn Quang Phúc, 2010)

12


Hình 1.9: Lưới cơ sở dạng rời

Hình 1.10: Lưới cơ sở dạng cụm
Cao độ của các điểm mốc của lưới khống chế cơ sở là số liệu gốc cho việc tính
toán và đánh giá độ chuyển dịch của các điểm kiểm tra được gắn trên công trình cần
theo dõi, nếu chỉ cần một trong các mốc này bị chuyển dịch vị trí sẽ làm sai lệch vị
trí các mốc quan trắc và tất nhiên điều này sẽ ảnh hưởng đến kết quả đánh giá độ
chuyển dịch của công trình.
Do vậy các điểm khống chế cơ sở hạ tầng được bố trí ở những nơi có điều kiện
địa chất ổn định , nằm ngoài phạm vi chịu tác động của sự chuyển dịch công trình
và đặc biệt phải có độ ổn định cao trong suốt quá trình quan trắc.
b)Cấp lưới quan trắc
Bao gồm các mốc kiểm tra ( hay còn gọi là các mốc lún) mốc được gắn trực tiếp
vào công trình và chuyển dịch cùng với công trình. Các mốc này phải được gắn tại
vị trí đặng trưng cho qua trình lún của công trình như các điểm 1,2…,14 như hình
1.11
Hệ thống các điểm kiểm tra tạo thành một lưới độ cao với các điểm gốc là các
điểm của lưới cơ sở (hình 1.11)

13


Hình 1.11: Lưới quan trắc

14


CHƯƠNG 2: CÔNG TÁC QUAN TRẮC LÚN VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU
QUAN TRẮC LÚN CÔNG TRÌNH.
2.1 Tiêu chuẩn ổn định của mốc độ cao cơ sở:
Trong thực tế xác định rằng tọa độ và độ cao các mốc khống chế, dù được xây
dựng vững chắc vẫn có thể bị thay đổi vị trí do tác động nhiều yếu tố khác nhau. Vì
vậy trong quá trình quan trắc việc đánh giá độ ổn định của hệ thống mốc khống chế
là rất cần thiết, giúp cho việc tính toán các tham số chuyển dịch được khách quan và
đúng đắng hơn.
Có 2 nguyên nhân dẫn đến sự chênh lệnh độ cao và tọa độ (kí hiệu độ lệnh này
là ∆) của điểm mốc cơ sở trong thời gian giữa 2 chu kỳ đó là:
- Do

dịch chuyển cơ học của các mốc (𝛿)

-Do sai số đo trong các chu kỳ quan trắc (m)
∆= 𝛿 + 𝑚

(2.1)

Thực tế không thể xác định được giá trị thực ảnh hưởng của mỗi yếu tố trong
trong số 2 nguyên nhân nêu trên đến độ lệnh ∆ mà chỉ có thể đánh giá mức độ ảnh
hưởng của các yếu tố đó, việc xây dựng chiêu chuẩn ổn định mốc khống chế dựa
trên cơ sở lí luận sau: Nếu các mốc ổn định (theo nghĩa là 𝛿 có giá trị nhỏ không
đáng kể so với độ lệnh ∆) thì sự khác biệt độ cao chỉ có thể do sai số đo gây ra nên,
trong trường hợp này giá trị chênh lệnh ∆ không thể vượt qua giới hạn của sai số đo.
Do đó có thể suy ra rằng, nếu độ lệnh ∆ vượt quá sai số giới hạn thì điểm mốc của
lưới khống chế có sự dịch chuyển cơ học.

Như vậy, tiêu chuẩn ổn định cho các điểm mốc của lưới khống chế cơ sở sẽ là:
Điểm khống chế được coi là ổn định nếu chênh lệnh độ cao của điểm ở chu kỳ đang
xét so với chu kỳ đầu không vượt quá sai số giới hạn xác định độ chênh lệnh đó.
- Tiêu chuẩn nêu trên được cụ thể hóa bằng công thức : (tcvn 9360:2012, quy trình
kỹ thuật xác định độ lún công trình dân dụng và công nghiệp bảng phương pháp đo
cao hình học)
𝑆 ≤ 𝑡. 𝑚𝑠
➢

(2.2)

Trong đó :- S là lượng dịch chuyển của mốc.
- ms là sai số trung phương xác định độ cao mốc.

- t là hệ số xác định tiêu chuẩn sai số giới hạn, thông thường t
lấy giá trị từ trong khoảng từ 2 đến 3.
2.2 Một số phương pháp phân tích ổn định của mốc lún cơ sở.
Để phân tích độ ổn định các mốc lưới khống chế cơ sở tại thời điểm xử lý lưới
có thể được phân tích bằng nhiều phương pháp khác nhau như phương pháp phân
tích tương quan, phương pháp Kostekhel, phương pháp Trernhikov, phương pháp
bình sai bằng thuật toán tự do….

15