Tác giả: ThS. ĐOÀN THỊ BÍCH NGỌC; TS. ĐẶNG XUÂN TRƯỜNG - Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường TP. Hồ Chí Minh
Hiện nay, cùng với sự phát triển chung của nền kinh tế, các công trình xây dựng với quy mô lớn ngày càng nhiều, những khối nhà với chiều cao hơn 300 m trở nên phổ biến. Do đó, việc xây dựng các công trình nhà cao tầng, khu công nghiệp, công trình cầu… yêu cầu độ chính xác và ổn định cao. Công tác theo dõi và đánh giá mức độ ổn định của các công trình dạng này là một trong những công tác quan trọng và được thực hiện ngay từ giai đoạn đặt nền móng công trình cho đến khi công trình được đánh giá là ổn định. Đặc biệt là các công trình kỹ thuật thuộc dạng có nguy cơ thảm họa cao, nhiệm vụ quan trắc lún tại các công trình mang tính cập nhật thường xuyên với độ tin cậy cao. Do đó, lưới khống chế độ cao cơ sở phải đảm bảo độ chính xác để làm cơ sở quan trắc lún cho công trình đó. Độ ổn định của các mốc cơ sở đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá độ chuyển dịch biến dạng của công trình. Đã có rất nhiều phương pháp được sử dụng để phân tích độ ổn định của hệ thống mốc độ cao cơ sở, nhưng phương pháp được dùng nhiều và mang lại hiệu quả nhất là phương pháp thuật toán bình sai lưới tự do.
Khi dùng thuật toán bình sai lưới tự do để phân tích độ ổn định các mốc cơ sở chu kỳ i [i > 2] trong [1] luôn luôn dùng cao độ bình sai chu kỳ 1 làm cao độ gần đúng [vector độ cao gần đúng H0] để đi tìm trực tiếp các giá trị độ lún của các mốc so với chu kỳ đầu tiên ΔH1-3, ΔH1-4,..., ΔH1-i. Điều này có nghĩa là cao độ trung bình các mốc ổn định chu kỳ sau so với chu kỳ 1 là như nhau. Do đó, nếu số lượng mốc không ổn định tích lũy đến chu kỳ xem xét nào đó vượt quá 50% tổng số mốc trong lưới thì kết luận về tính ổn định mốc sẽ phạm phải sai lầm. Do vậy, ở bài báo này, tác giả tiến hành khảo sát thuật toán bình sai lưới tự do để phân tích độ ổn định của mốc lưới độ cao cơ sở trong trường hợp lưới có số lượng mốc không ổn định lớn hơn 50% tổng số mốc. Cụ thể, bài báo đi khảo sát cả hai trường hợp: lựa chọn vector độ cao gần đúng là độ cao sau bình sai của chu kỳ đầu tiên và lựa chọn vector độ cao gần đúng là độ cao sau bình sai cảu chu kỳ liền kề trước, từ đó đưa ra phương án tối ưu để xử lý được bài toán phân tích độ ổn định mốc một cách tốt nhất.
Xác định các giá trị lún [độ lún tương đối ,độ lún tuyệt đối tốc độ lún trung bình…] của từng hạng mục công trình chính, công trình lân cận. Từ đó đánh giá độ ổn định của các công trình khi chịu tác động của quá trình thi công xây dựng.Cảnh báo hiện tượng lún bất thường,...
1.Mục đích quan trắc lún
Kết quả quan trắc được nhằm giúp kiểm chứng kết quả tính toán trong thiết kế, kiểm soát các tác động của thi công, thúc đẩy hoặc trì hoãn tiến độ thi công và xử lý nhằm không để xảy ra sự cố.
Quan trắc lún công trình lân cận, quan trắc lún nền đường và quan trắc lún công trình chính nhằm đánh giá mức độ lún [chuyển vị theo phương thẳng đứng] của công trình, từ đó tính toán một số thông số đánh giá độ ổn định công trình theo tiêu chuẩn quy định
2.Tiêu chuẩn áp dụng quan trắc lún
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”
TCXD 9364:2012“Nhà cao tầng - Kỹ thuật đo đạc phục vụ công tác thi công”
TCVN 9362:2012 “Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình”
3.Thiết bị đo và phương pháp thực hiện
3.1 Thiết bị quan trắc lún
Mốc đo lún
Hạng mục
Thông số kỹ thuật
Kiểu
Đo chênh cao
Vật liệu mốc lún
Thép cường độ cao
Thiết bị đo lún
Hạng mục
Thông số kỹ thuật
Xuất xứ
Thụy sĩ
Thiết bị đo
Máy thủy chuẩn Leica DNA03 hoặc máy có độ chính xác tương đương
Độ chính xác
0,3mm [trên 1km đo đi – về]
Độ nhảy bọt thủy
8’/2mm
Khoảng bù nghiêng
±10’
3.2 Mốc chuẩn quan trắc lún
Trước khi quan trắc lún công trình cần xây dựng lưới các mốc chuẩn. Khi đo lún mốc chuẩn là các mốc khống chế độ cao dùng làm cơ sở để xác định độ lún của công trình, khoảng cách từ mốc chuẩn đến công trình thường từ 50m đến 100m.
Hoặc hệ thống mốc chuẩn phục vụ cho công tác quan trắc địa kỹ thuật được cung cấp bởi nhà thầu chính, chủ đầu tư. Cấu tạo mốc chuẩn và mốc cở sở căn cứ vào biên bản bàn giao mốc chuẩn của Chủ Đầu Tư giao cho nhà Thầu.
Các mốc chuẩn phải đảm bảo ổn định trong suốt quá trình quan trắc và cho phép kiểm tra độ ổn định của các mốc quan trắc gắn trên các kết cấu công trình, để đảm bảo các yêu cầu trên, mốc chuẩn phải thoả mãn các yêu cầu sau:
- Số lượng mốc chuẩn tối thiểu là 3 mốc.
- Nằm ngoài phạm vi ảnh hưởng lún của công trình, xa nguồn gây ra chấn động lớn.
- Giữ được độ cao ổn định trong suốt quá trình đo độ lún công trình.
- Cho phép kiểm tra một cách tin cậy độ ổn định của các mốc khác.
Cho phép dẫn độ cao đến các mốc đo lún một cách thuận lợi, trường hợp khi đo chênh cao giữa hai điểm [mốc chuẩn đến mốc quan trắc, giữa các mốc quan trắc với nhau] mà không nhìn thấy trực tiếp bằng một trạm máy thì có thể dùng cóc để truyền độ cao
Theo TCVN 9360:2012, tiêu chuẩn để đánh giá độ ổn định của các mốc cơ sở
Mốc cơ sở được coi là ổn định nếu thỏa mãn điều kiện sau: |S| < t x Ms
Trong đó
- S là độ dịch chuyển theo phương thẳng đứng của mốc cơ sở [trồi, lún];
- t là hệ số [giá trị thay đổi từ 2 đến 3], trong trường hợp này t = 2;
- Ms là sai số trung phương xác định độ lún
3.3 Phương pháp lắp đặt mốc quan trắc lún
Mốc đo lún là mốc được gắn trực tiếp vào các vị trí đặc trưng của các kết cấu chịu lực trên móng hoặc thân công trình, dùng để quan trắc độ lún [lún, trồi], hệ thống mốc đo lún được thiết kế và bố trí đảm bảo các yêu cầu sau:
- Có kết cấu vững chắc, đơn giản và thuận tiện cho việc đo đạc;
- Bố trí đảm bảo phản ảnh một cách đầy đủ về độ lún của toàn công trình và các điều kiện đo đạc [các vị trí đặc trưng về lún không đều, các vị trí dự đoán lún mạnh, các vị trí đặc trưng về địa chất công trình, hai bên khe lún, nơi có thay đổi tải trọng, thang máy...]
3.4 Phương pháp quan trắc lún
Phương pháp sử dụng phổ biến để đo độ lún nhà và công trình là phương pháp đo cao hình học quy định trong tiêu chuẩn 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".
Việc đo lún được thực hiện qua hai bước sau:
Bước 1: Đo lưới chuẩn. Lưới chuẩn là lưới được dẫn từ cao độ quốc gia hoặc cao độ giả định nối các mốc chuẩn với nhau. Mục đích của việc đo lưới chuẩn là để kiểm tra độ ổn định của các mốc chuẩn. Việc đo lưới chuẩn được đo bằng phương pháp đo cao hình học hạng I theo hai chiều đo đi và đo về.
Bước 2: Dẫn độ cao từ các mốc chuẩn vào các mốc đo lún. Mục đích của việc dẫn cao độ vào các mốc đo lún là để xác định độ cao thực tế của các mốc trong chu kỳ hiện tại. Việc dẫn độ cao vào các mốc đo lún được thực hiện bằng phương pháp đo cao hình học cấp II. Khi đo phải tạo ra vòng khép và tuân thủ sai phạm hiện hành.
Tiêu chuẩn kỹ thuật đo lưới cơ sở:
Trước khi quan trắc lún công trình liền kề, cần xây dựng các mốc chuẩn [mốc khống chế độ cao].
Hệ thống mốc chuẩn này là cơ sở để xác định độ lún công trình nên phải đảm bảo thật ổn định trong suốt quá trình quan trắc, do đó mốc phải được xây dựng cách xa phạm vi ảnh hưởng của công trình [thường cách công trình từ 50m-100m] và cho phép dẫn độ cao đến các mốc Quan trắc lún một cách thuận lợi.
Khối lượng mốc chuẩn: 03 mốc ký hiệu NS1, NS2 và NS3 được cung cấp.
Lưới khống chế độ cao cơ sở chứa các mốc chuẩn được đo theo phương pháp thủy chuẩn hình học với độ chính xác tương đương hạng I.
Việc kiểm tra sơ bộ số liệu đo lưới mốc chuẩn tại hiện trường và đánh giá độ chính xác mốc chuẩn tuân theo các chỉ tiêu kỹ thuật sau:
+ Chiều dài của tia ngắm không vượt quá 25m;
+ Chiều cao tia ngắm phải cách mặt đất tối thiểu là 0.8m. Trong những trường hợp cá biệt khi đo trong các tầng hầm của công trình có chiều dài tia ngắm không vượt quá 15m thì được phép thực hiện việc đo ở độ cao tia ngắm là 0.5m.
+ Sự chênh lệch về khoảng cách từ máy đến mia trước và mia sau không vượt quá 0.4m.
+ Tích lũy những chênh lệch khoảng cách từ máy đến mia trong các tuyến đo hoặc một vòng khép kín không được vượt quá từ 2m.
+ Sau khi thực hiện các tuyến đo khép kín, tính toán kiểm tra sai số khép vòng đo không được vượt quá sai sô cho phép fh = ± 0.3√n [ mm ] với n là số trạm máy.
Tiêu chuẩn kỹ thuật quan trắc lún:
Đo độ lún bằng phương pháp đo cao hình học cấp II 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”.
Công tác xác định độ cao các mốc quan trắc lún bằng phương pháp thủy chuẩn hình học tia ngắm:
Chiều dài của tia ngắm không vượt quá 30m, trong trường hợp cá biệt khi đo đường dài và sử dụng mia khắc vạch có bề rộng là 2mm, thì cho phép tăng chiều dài của tia ngắm tới 40m.
+ Chiều cao tia ngắm phải cách mặt đất tối thiểu là 0.5m.
+ Sự chênh lệch về khoảng cách từ máy đến mia trước và mia sau không vượt quá 1m.
+ Tích lũy những chênh lệch khoảng cách từ máy đến mia trong các tuyến đo hoặc một vòng khép kín không được vượt quá từ 3m đến 4m.
+ Khi góc i của máy nhỏ hơn từ 4” đến 8” có thể cho phép chênh lệch khoảng cách từ máy đến mia trong 1 tuyến đo hoặc 1 vòng khép kín không vượt quá 8m.
+ Sau khi thực hiện các tuyến đo khép kín, tính toán kiểm tra sai số khép vòng đo không được vượt quá sai số cho phép fh = ± 0.5√n [ mm ] với n là số trạm máy, sai số đơn vị trọng số là 0.25mm/1trạm.
Tiến hành quan trắc lún theo các chu kỳ, giá trị lún của từng mốc quan trắc lún trong mỗi chu kỳ được xác định dựa trên chênh lệch độ cao giữa hai chu kỳ đo.
4.Trình bày kết quả quan trắc lún
4.1 Xử lý số liệu quan trắc lún
Lưới độ cao đo lún được bình sai chặt chẽ theo nguyên lí số bình phương nhỏ nhất.
[Pvv] = min.
Trong đó: v là số hiệu chỉnh vào các đại lượng đo trực tiếp.
P là trọng số của các đại lượng đo
Số liệu đo đạc được xử lý trên máy vi tính theo chương trình bình sai chuẩn các đại lượng đặc trưng cho độ lún của công trình được tính theo các công thức sau: