Thiết kế phương án quan trắc lún công trình dân dụng

rắc lún công trình bằng phương pháp trắc địa 10 2.1. Quan trắc lún bằng phương pháp đo cao hình học 10 2.1.1. Máy và dụng cụ đo 10 2.1.2. Sơ đồ và chương trình đo 13 2.1.3. Các chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu 17 2.1.4. Các nguồn sai số chủ yếu làm ảnh hưởng đến kết quả đo 18 2.2. Quan trắc lún bằng phương pháp đo cao thuỷ tĩnh 19 2.2.1. Khái niệm 19 2.2.2. Các nguồn sai số chủ yếu ảnh hưởng đến độ chính xác đo cao thuỷ tĩnh 21 2.1.3. Quan trắc lún bằng phương pháp đo cao lượng giác 23 Chương 3: Thiết kế phương án quan trắc ngoại nghiệp 27 3.1. Nguyên tắc chung thành lập lưới khống chế trong quan trắc lún trong quan trắc lún công trình 27 3.1.1. Xác định số lượng bậc khống chế 27 3.1.2. Yêu cầu độ chính xác của mỗi bậc lưới 28 3.2. Thiết kế lưới khống chế cơ sở 30 3.2.1. Chọn sơ đồ lưới và vị trí đặt mốc 30 3.2.2. Kết cấu mốc khống chế cơ sở 31 3.2.3. Ước tính độ chính xác bậc lưới cơ sở 34 3.3. Thiết kế lưới quan trắc 36 3.3.1. Chọn sơ đồ lưới và vị trí đặt mốc 36 3.3.2. Cấu tạo mốc quan trắc 39 3.3.3. Ước tính độ chính xác bậc lưới quan trắc 40 3.4. Tổ chức công tác đo đạc ngoại nghiệp 42 3.4.1. Yêu cầu chung 42 3.4.2. Thực hành đo đạc ngoại nghiệp 48 3.5. Thiết kế phương án xử lý nội nghiệp 50 3.5.1. phân tích độ ổn định các mốc trong bậc lưới cơ sở 50 3.5.2. Các phương pháp có thể sử dụng để phân tích độ ổn định các mốc 51 3.5.3. Lựa chọn phương pháp phân tích độ ổn định của các điểm cơ sở nhà N5D 54 3.6. Bình sai lưới quan trắc 62 3.6.1. Chọn ẩn số 62 3.6.2. Lập hệ phương trình số hiệu chỉnh 62 3.7. Tính toán các thống số chuyển dịch của công trình nhà N5D 64 3.7.1.Tính trồi (lún) tuyệt đối của điểm quan trắc thứ (i) giữa 2 chu kỳ 64 3.7.2. Độ tồi (Lún) lệch 64 3.7.3. độ trồi (lún) trung bình của công trình 64 3.7.4. Tốc độ trồi (lún) trung bình của công trình 64 Kết luận Lời nói đầu Hiện nay, ở nước ta quá trình công nghiệp hoá hiện đại hoá diễn ra rất nhanh chóng và mạnh mẽ. Nhất là nền kinh tế nước ta đang trên đà phát triển, cộng với các nguồn vốn đầu tư nước ngoài rất lớn cũng như sự năng động của các doanh nghiệp trong nước. Để đáp ứng sự phát triển chung của đất nước đòi hỏi phải có cơ sở hạ tầng tốt. Chính vì vậy, ngày càng có nhiều công trình vừa to, vừa hiện đại đã và đang xây dựng lên như: Nhà cao tầng, các khu công nghiệp, các công trình giao thông, thuỷ lợi, thuỷ điện… Trong sự phát triển của khoa học kỹ thuật yêu cầu thi công công trình đòi hỏi có độ chính xác cao, đảm bảo cho công trình được ổn định và sử dụnglâu dài. Cho nên công tác trắc địa đóng một via trò quan trọng trong xây dựng công trình, nó phục vụ từ giai đoạn khảo sát, giai đoạn thi công đến giai đoạn sử dụng vận hành công trình. Để đảm bảo yêu cầu độ chính xác đo vẽ bản đồ, bố trí lắp ráp, quan trắc chuyển dịch công trình ứng với mỗi giai đoạn trên và thuận lợi cho công tác trắc địa tiếp theo đòi hỏi chúng ta phải thiết kế mạng lưới trắc địa, cũng như độ cao thoả mãn những yêu cầu đặt ra. Vì vậy, buộc người làm công tác trắc địa cần phải xem xét các phương pháp đo đạc đã có, nghiên cứu phương pháp và các thiết bị đo đạc mới để đảm bảo cho công trình được ổn định và lâu dài. Với mục đích mong muốn được tìm hiểu vẫn đề này tôi đã nhận đề tài: "thiết kế phương án quan trắc lún công trình dân dụng" Nội dung của đề tài sẽ được trình bày trong 3 chương: Chương I: Những vấn đề chung Chương II: Quan trắc lún công trình bằng phương pháp trắc địa Chương III: Thực nghiệm thiết kế phương án quan trắc lún công trình Được sự chỉ đạo bảo hướng dẫn tận tình của thầy giáo ThS. Nguyễn Quang Phúc và sự nỗ lực tìm tòi học hỏi của bản thân đồ án tốt nghiệp của tôi đã được hoàn thành. Tuy nhiên, do chưa có phong phú về tài liệu sử dụng và kinh nghiệm thực tiễn cho nên khó tránh khỏi những sai sót trong nội dung cũng như trong công việc sử dụng các thuật ngữ khoa học. Vì thế, tôi rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp để bản đồ án của tôi được hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà nội, tháng 8 năm 2005 Sinh viên thực hiện Hoàng Anh Hiền Lớp trắc địa B - K45 - TC Chương 1 Những vấn đề chung 1.1. Khái niệm chung về chuyển dịch và biến dạng công trình 1.1.1. Phân loại chuyển dịch và biến dạng công trình Trong quá trình thi công cũng như vận hành công trình thì xảy ra hiện tượng: một phần công trình hay toàn bộ công trình thay đổi vị trí theo thời gian. Sự thay đổi đó gọi là sự chuyển dịch công trình. sự thay đổi vị trí của công trình theo phương dây dọi được gọi là chuyển dịch thẳng đứng. Nếu công trình bị chuyển dịch theo hướng lên trên trong mặt phẳng thẳng đứng thì ta nói công trình bị trồi và ngược lại thì ta nói công trình bị lún. ở các thời điểm quan trắc khác nhau nếu các điểm quan trắc đều có một giá trị trồi (lún) như nhau thì ta gọi đó là hiện tượng trồi (lún) đều và ngược lại là trồi (lún) không đều. Sự thay đổi vị trí của công trình trong mặt phẳng nằm ngang theo thời gian thì được gọi là chuyển dịch ngang. Khi công trình có sự chuyển dịch không đều có thể gây nên biến dạng. Các biến dạng thường gặp: cong, vặn, xoắn, đứt, gẫy, đổ, vỡ…Do đó nhiệm vụ của người làm công tác trắc địa là phải tìm nguyên nhân gây chuyển dịch biến dạng, từ đó đưa ra các biện pháp phòng và chống. Sau đây là các nguyên nhân gây chuyển dịch và biến dạng công trình. 1.1.2. Nguyên nhân gây chuyển dịch và biến dạng công trình Có rất nhiều nguyên nhân làm cho công trình bị chuyển dịch và biến dạng nhưng quy nạp lại có hai nhóm nguyên nhân chính sau đây: Nhóm nguyên nhân thứ nhất: Do tác động của các yếu tố tự nhiên gây nên. Trái đất của chúng ta luôn luôn chuyển động và biến đổi không ngừng với các hoạt động kiến tạo và hoạt động nội sinh của lớp vỏ trái đất. Chính các hoạt động đó đã làm cho các lớp đất đã, các hiện tượng địa chất công trình, địa chất thuỷ văn dưới nền móng công trình bị thay đổi tính chất cơ lý (lún, trượt…) dẫn đến sự chuyển dịch và biến dạng công trình. Nhóm nguyên nhân thứ hai: Liên quan đến quá trình xây dựng và vận hành công trình. Trong quá trình xây dựng do thiếu chính xác của quá trình khảo sát địa chất, do sự tăng trực tiếp và gián tiếp tải trọng của công trình, do sự thay đổi áp lực của nền móng bởi các công trình khác ở gần… đã làm cho công trình bị chuyển dịch. Ngoài ra, ảnh hưởng của quá trình vận hành máy móc, quá trình hoạt động của các phương tiện giao thông và quá trình thi công các công trình ngầm… cũng góp phần không nhỏ vào sự rung động của nền móng công trình để gây ra chuyển dịch, biến dạng. 1.1.3. Đặc tính và các tham số chuyển dịch lún công trình Các đặc điểm ở 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 của đất đá là không như nhau. Lún không đều làm cho công trình bị nghiêng, cong, vặn, xoắn và 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 của công trình được đặc trưng bởi các tham số: 1) Các tham số lún a. Độ lún tuyệt đối giữa chu kỳ thứ i và chu kỳ không 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. S = H(i) – H(0) (1.1) H(i): Cao độ của điểm ở chu kì thứ i H(0): Cao độ của điểm ở chu kỳ không Nếu S = 0: Điểm ổn định không xảy ra sự trồi lún Nếu S < 0: Điểm bị lún Nếu S > 0: Điểm bị trồi b. Tốc độ lún VS = (mm/tháng) (1.2) S: Độ lún T: Là khoảng thời gian từ chu kì không đến chu kì thứ i c. Độ lún trung bình của nền móng STB = (1.3) Si : Là độ lún tuyệt đối của điểm thứ i N: Là điểm số quan trắc d. Độ lún lệch và độ nghiêng của công trình a S2 1 2 DS S1 S2 + Độ lún lệch DS = S1 – S2 (1.4) + Độ nghiêng Hình 1.1 a = arctag (1.5) S1, S2: Là độ lún tuyệt đối của hai điểm ở hai đầu công trình L : Là độ dài công trình e. Độ cong võng công trình + Độ võng tuyệt đối f= 2S2 – (S1 + S3) (1.6) S1, S3: Là độ lún tuyệt đối của hai điểm ở hai đầu công trình S2 : Là độ lún tuyệt đối của điểm ở giữa công trình + Độ võng tương đối S1 S3 S2 S2 f 3 2 1 L Hình 1.2 f0 = (1.7) 2.2. Mục đích và nhiệm vụ quan trắc 2.2.1. Mục đích và nhiệm vụ Trong những năm gần đây, ở nước ta có rất nhiều công trình xây dựng đòi hỏi độ chính xác cao trong thi công xây lắp cũng như quá trình sử dụng và vận hành công trình. Xuất phát từ thực tế đó công tác trắc địa nói chung và công tác quan trắc chuyển dịch biến dạng công trình nói riêng đóng một vai trò hết sức quan trọng. Mục đích của quá trình quan trắc chuyển dịch biến dạng công trình là để xác định mức độ chuyển dịch biến dạng công trình, nghiên cứu tìm ra nguyên nhân gây ra chuyển dịch biến dạng và quy luật biến dạng. Từ đó đưa ra những dự báo trong tương lai và tìm ra biện pháp phòng chống. Ngoài ra việc quan trắc biến dạng còn góp phần vào công tác điều chỉnh bổ sung lý thuyết cơ học đất nền móng, đề ra những kinh nghiệm về tính toán thiết kế công trình. 2.2.2. Nguyên tắc chung thực hiện quan trắc chuyển dịch và biến dạng công trình Để công tác quan trắc chuyển dịch và biến dạng công trình đạt được kết quả tốt chúng ta cần thực hiện theo 4 nguyên tắc sau: - Như chúng ta đã biết, chuyển dịch biến dạng công trình thường diễn ra theo thời gian. Do đó để phát hiện ra mức độ chuyển dịch của công trình chúng ta cần phải tiển hành đo nhiều lần ỏ nhiều thời điểm khác nhau, mỗi lần đo được gọi là một chu kỳ. - Trong từng chu kỳ quan trắc cần phải so sánh tương đối độ cao của các điểm quan trắc với một: "đối tượng" nằm ở bên ngoài công trình được xem là ổn định để phát hiện ra độ lún của công trình. - Mức độ chuyển dịch của công trình là rất nhỏ nên ta cần chọn máy và dụng cụ đo độ lún có các tính năng kỹ thuật phù hợp, đảm bảo độ chính xác. Máy và dụng cụ đo cần được kiểm tra, kiểm nghiệm chặt chẽ trước khi đo. Để bảo đảm độ chính xác yêu cầu trong các chu kỳ đo nên theo một sơ đồ đo, một loại dụng cụ đo, cùng một người đo và cố gắng đo trong những điều kiện tương tự nhau. - Lưới khống chế dùng để quan trắc chuyển dịch và biến dạng công trình khác với các lưới khống chế phục vụ cho các mục đích khác (lưới khống chế dùng để đo vẽ địa hình, địa chính…). Vì vậy, chúng ta cần có phương pháp riêng để xử lý số liệu sao cho phù hợp với những đặc điểm và bản chất của lưới đo biến dạng, bảo đảm cho các kết quả đo trong các chu kỳ không chịu ảnh hưởng của sai số số liệu gốc và được định vị trong cùng một hệ thống toạ độ đã chọn từ chu kỳ đầu tiên. 2.2.3. Độ chính xác và chu kỳ a. Độ chính xác quan trắc Yêu cầu độ chính xác quan trắc lún công trình phụ thuộc chu yếu vào tính chất cơ lý đất đá dưới nền móng công trình và phụ thuộc vào đặc điểm kết cấu, vận hành công trình.Việc đo độ lún công trình được chia làm 3 cấp: Cấp I, cấp II, cấp III. Độ chính xác yêu cầu của tưng cấp được đặc trưng bởi sai số trung phương nhận được từ hai chu kỳ đo. Đối với cấp I: 1mm Đối với cấp II: 2mm Đối với cấp III: 5mm Yêu cầu độ chính xác quan trắc lún được xác định bằng biểu thức : mS ti = (1.8) Trong đó : mS ti – yêu cầu độ chính xác quan trắc độ lún ở thời điểm t Sti, St(i-1) - độ lún (dự báo) ở thời điểm ti, ti-1 - hệ số đặc trưng cho độ tin cậy của kết quả quan trắc, thông thường = 46. b. Chu kỳ quan trắc Chu kỳ : là khoảng thời gian cần thiết giữa hai thời điểm quan trắc chuyển dịch biến dạng. Hiệu số độ cao của các điểm quan trắc giữa các chu kỳ là giá trị trồi( lún) của các điểm. Thời gian tiến hành các chu kỳ đo được xác định trong thời gian thiết kế kỹ thuật quan trắc lún. Chu kỳ quan trắc lún phải được tính toán sao cho kết quả quan trắc phản ánh được thực chất quá trình lún của công trình. Có thể phân ra làm 3 giai đoạn: Giai đoạn thi công : Chu kỳ quan trắc đầu tiên được tiến hành lúc thi công xong phần móng công trình. Các chu kỳ tiếp theo được ấn định tùy thuộc tiến độ xây dựng và mức tải trọng công trình. Thường thực hiện các chu kỳ quan trắc vào lúc tiến độ công trình xây dựng đạt được 25%, 50%, 75% và 100% tải trọng của bản thân nó. Đối với những công trình quan trọng có điều kiện địa chất đặc biệt, có thể tăng thêm chu kỳ đo. - Giai đoạn vận hành công trình: Các chu kỳ quan trắc phụ thuộc vào tốc độ lún công trình, đặc điểm vận hành công trình. Thời gian đo giữa hai chu kỳ trong giai đoạn này có thể chọn từ 2 đến 6 tháng. Giai đoạn công trình đi vào ổn định: Thời gian giữa hai chu kỳ kế tiếp có thể từ 6 tháng đến 1 năm hoặc 2 năm. Trong một số trường hợp đặc biệt khi xuất hiện yếu tố ảnh hưởng đến độ ổn định của công trình, cần thực hiện những chu kỳ quan trắc đột xuất. Sai số cho phép đo độ lún theo giai đoạn (đv.mm) Bảng 1.1 Giá trị độ lún dự tính Giai đoạn xây dựng Giai đoạn khai thác sử dụng (mm) Loại đất nền Cát Đất sét Cát Đất sét 1 2 3 4 5 <50 1 1 1 1 50-100 2 1 1 1 100-250 5 2 1 2 250-500 10 5 2 5 >500 15 15 5 10 chương 2 Quan trắc lún công trình bằng phương pháp trắc địa Để quan trắc lún công trình ta vẫn phải dùng các phương pháp đo cao thông thường như phương pháp đo cao hình học, phương pháp đo cao thuỷ tĩnh, phương pháp đo cao hình học. Ngoài ra, có thể xác định cao độ bằng phương pháp đo ảnh phi địa hình (nhưng ít được sử dụng). Dưới đây tôi xin phép trình bày ba phương pháp cơ bản nhất thường được dùng trong quan trắc lún công trình. 2.1. Quan trắc lún bằng phương pháp đo cao hình học Quan trắc lún bằng phương pháp đo cao hình học nhằm xác định hiệu chênh cao giữa hai điểm dựa trên nguyên lý tia ngắm nằm ngang song song với mặt thuỷ chuẩn gốc và vuông góc với phương dây dọi. Để xây dựng, lắp đặt và theo dõi sử dụng những công trình yêu cầu độ chính xác cao, người ta áp dụng khá phổ biến phương pháp này. Phương pháp đo cao hình học chính xác tia ngắm ngắn này có ưu điểm là độ chính xác cao, thiết bị đo đơn giản và không đắt tiền và có thể tiến hành đo đạc trong điều kiện xây dựng phức tạp. Phương pháp đo cao hình học chính xác tia ngắm ngắn có thể xác định hiệu độ cao giữa hai điểm cách nhau 10-15m với sai số trung phương 0,03-0,05mm, hiệu độ cao các điểm nằm cách nhau hàng trăm mét cũng có thể được xác định với sai số trung phương khoảng 0,1-0,2mm. Điều quan trọng để đảm bảo độ chính xác cao trong đo cao hình học chính xác tia ngắm ngắn là sử dụng những máy thuỷ bình độ chính xác cao có lắp thêm tấm kính phẳng song song và bộ đo cực nhỏ, máy có giá trị góc i nhỏ, và ổn định trong quá trình điều chỉnh tiêu cự ống kính. Sau đây tôi xin đưa ra một số máy và dụng cụ đo để đo lún công trình theo từng cấp. 2.1.1. Máy và dụng cụ đo 2.1.1.1. Máy - Đối với đo lún bằng phương pháp đo cao hình học cấp I thì được tiến hành bằng phương pháp kết hợp đo 2 chiều: đo đi và đo về bằng máy thuỷ chuẩn có độ chính xác cao loại H1 và máy tự động cân bằng loại Ni-002, máy NA3003 hoặc các máy có độ chính xác tương đương. +) Độ phóng đại của ống kính yêu cầu từ 40x trở lên +) Giá trị khoảng chia trên mặt ống thuỷ dài không vượt quá 12''/2m +) Giá trị vạch khắc vành đọc số của bộ đo cực nhỏ là 0,05mm và 0,10mm Việc đo độ lún ở mỗi chu kỳ được thực hiện theo sơ đồ đã thiết kế, có thể sử dụng các sơ đồ đơn giản từ một đến hai tuyến đơn. Trước khi đo độ lún máy và mia phải được kiểm tra, kiểm nghiệm theo yêu cầu đo chênh lệch độ cao cấp I. - Đối với đo lún bằng phương pháp đo cao hình học cấp II, được tiến hành bằng máy thuỷ chuẩn loại H1, H2, NAK2, Ni-004 và các máy thuỷ chuẩn có độ chính xác tương đương. Có thể dùng cả loại máy thuỷ chuẩn tự động cân bằng KONi007. +) Độ phóng đại ống kính của các máy đo cao yêu cầu từ 35x đến 40x +) Giá trị vạch khắc trên mặt ống nước dài không được vượt quá 12''/2mm +) Giá trị vạch khắc vành đọc số của bộ đo cực nhỏ là 0,05mm - 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 cấp II đều phải kiểm tra, kiểm nghiệm ở trong phòng và ngoài thực địa theo nội dung yêu cầu của quy phạm. - Đối với đo độ lún công trình bằng phương pháp đo cao hình học cấp III, có thể dùng máy thuỷ chuẩn H3, máy thuỷ chuẩn tự động cân bằng, máy loại KONi007, máy NAK2. Không cần lắp micrometer và các máy thuỷ chuẩn có độ chính xác tương đương. +) Độ phóng đại ống kính của các máy yêu cầu từ 24x trở lên. +) Giá trị khoảng chia trên mặt ống nước dài không được vượt quá 15''/2mm và nếu là bọt nước tiếp xuxcs thì giá trị khoảng chia trên mặt ống nước không được vượt quá 30''/2mm. +) Lưới chỉ chữ thập của máy có 3 chỉ ngang. 2.1.1.2. Dụng cụ đo - Khi đo độ lún công trình bằng phương pháp đo cao hình học cấp I, cần sử dụng mia Invar có hai thang chia vạch. +) Giá trị vạch khắc là 2,5mm +) Chiều dài của mia từ 1m - 3m +) Trên mia có ống nước tròn với giá trị vạch khắc là 10'' - 12'' trên 2mm +) Giá trị khoảng chia của các vạch trên mia có thể là 5mm hoặc 10mm +) Sai số khoảng chia 1m của các thang số không được vượt quá 0,10mm +) Khi đo độ lún bằng phương pháp đo cao hình học cấp I ở miền núi, thì sai số này không được vượt quá 0,05mm sai số khoảng chia dm của các thang số khi đo lún cấp I không quá ± 0,10mm. Khi đo ở vùng núi thì sai số này không được vượt quá ± 0,05mm. - Khi đo lún bằng phương pháp đo cao hình học cấp II cần dùng mia có băng Ivar có một hoặc hai thang chia vạch. +) Giá trị khoảng chia của các vạch trên mia có thể là 5mm hoặc 10mm. +) Chiều dài của mia từ 1m - 3m +) Sai số các khoảng chia 1m, 1dm +) Toàn chiều dài mia không được vượt quá 0,20mm +) Khi mia dùng để đo lún ở miền núi thì sai số này không được vượt quá 0,10 mm. - Khi đo độ lún bằng phương pháp đo cao hình học cấp III, cần sử dụng các loại mia sau: +) Mia hai mặt chiều dài từ 2m - 3m, với vạch chia bằng cm +) Mia có chiều dài từ 1m - 3m, có khắc vạch ở hai thang, vạch chia nhỏ nhất là 0,5cm. +) Mia một mặt có lắp bọt nước và có vạch khắc xen kẽ đen đỏ có vạch chia nhỏ nhất là 1cm. +) Có thể sử dụng treo với chiều dài từ 0,5m - 1,2m với vạch chia ở thang như mia thông thường. +) Số 0 của mia treo phải trùng với lỗ trung tâm để chốt khi mia được treo trên đó. +) Sai số khoảng chia dm và m của cặp mia không được vượt quá ± 0,5mm. Trên đây tôi đưa ra một số tiêu chuẩn loại máy và dụng cụ đo lún các cấp I, II, III. Nhưng trước khi tiến hành công việc đo lún cần phải kiểm tra mia, nhằm đảm bảo cho mia không bị cong, các vạch khắc và các dòng chữ số trên mia rõ ràng, ống nước tròn của mia phải có độ nhạy cao. Người cầm mia phải chú ý quan sát các điều kiện sau: - Để mia phải tuyệt đối sạch - Mia phải được đặt thẳng đứng dựa vào ống nước tròn, ổn định và trên điểm cao nhất của mốc, theo hiệu lệnh của người đo, khi di chuyển nên cẩn thận nhẹ nhàng để mia không bị va đập. - Trong điều kiện làm việc thiếu ánh sáng thì mia phải có đèn chiếu sáng. - Khi dựng mia trên mốc thì người cầm mia phải đọc tên của mốc. Không có hiệu lệnh của người đo mia không được rời 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 đẻ mia trong các chu kỳ đo khác nhau chỉ nên sử dụng một mia. Đặc biệt cần lưu ý là chúng ta phải kiểm nghiệm máy và mia, trước và sau mỗi chu kỳ đo. nhất là phải xác định độ ổn định của góc i. 2.1.2. Sơ đồ và chương trình đo 2.1.2.1. Sơ đồ Đối với sơ đồ lưới đo cao phải được lựa chọn và ước tính độ chính xác trong khi lập thiết kế đo lún. 2 .1.2.2. Chương trình đo Trình độ thao tác đo lún theo phương pháp đo cao hình học cấp I, II, II trên một trạm đo gồm các công việc sau: - Đặt chân máy: chân mày thuỷ chuẩn đặt trên trạm khi đo phải được thăng bằng và đảm bảo độ ẩm định cao, hai chân của chân máy đặt song song với đường đo chân thứ ba cắt ngang khi bên phải khi bên trái, tất cả ba chân của chân máy phải ở những vị trí chắc chắn - Chăn máy dùng để đo độ lùn công trình cần có độ ổn định cao - Lắp mày vào chân bằng ốc nối - Cân bằng máy theo ba ốc cân và bột nước gắn trên máy. Độ lệch của bọt nước tối đa là hai vạch khắc của ống nước - Quá trình đo máy đặt giữa e điểm A và B trên hình 2.1 và chênh cao giữa hai điểm được xác định theo công thức: hAB = a - b (2.1) Hình 2.1 1 2 T S D1 D4 D2 D3 Hình 2.2 Trong đó a, b là số đọc chỉ giữa trên mia sau và mia trước trong trường hợp không thể bố trí được trạm máy ở chính giữa, ta có thể áp dụng phương pháp đo kép với điều kiện giữ cho chênh lệch dài tia ngắm không thay đổi như hình 2.2. Chênh lệch độ cao theo sơ đồ trên được tình theo công thức sau: h1 = h'1 + D1 . - D2 (2.2) h2 = h'2 + D3 . - D4 . (2.3) Trong đó: i1, …, i4, là giá trị góc i ở các vị trí điều quang khác nhau. Nếu giữ được vị trí điều quang không thay đổi ở chiều dài tra ngắm D2 và D3, tức là i2 = i3 đồng thời ta đặt i4 = i1 + ri' ta được: Htb = h'tb + (D1 - D4) - D4 . + (D3 - D2) . (2.4) Nếu giữ cho các khoảng cách D1 = D4 và D2 = D3 thì Htb = h'tb - D4 . (2.5) Nếu sai số cho phép đo chênh cao do ảnh hưởng của góc i thay đổi khi điều quang bằng rh thì góc i không được thay đổi quá: ri Ê (2.6) Nếu bố trí theo hình 2.2 thì ta có thể tính kiểm tra góc i như sau: I = r" . (2.7) Ngoài ra ta có thể áp dụng phương pháp đo cao thuỷ chuẩn phía trước như sau: Máy được đặt tại một điểm còn điểm kia được đặt mia, chênh cao giữa 2 điểm đặt máy và đặt mia được tính theo công thức: hMN= i-l Hình 2.3 Trong đó : i : là chiều cao đo được của máy l : là số đọc chỉ giữa trên mia Vậy sau khi ta thực hiện song qui trình đo lún thì ta phải ước tính được các hạn sai xác định độ lún của công trình? a) Ước tính độ chính xác đo cao theo hạn sai xác định độ lún tuyệt đối. - Xác định trọng số bảo đảm của điểm yếu nhất trong lưới: Ry - Xác định sai số trung phương trọng số đơn vị: H = (2.8) Với mHy là sai số trung phương độ cao của điểm yếu nhất. - Độ chính xác đo trong hai chu kỳ liên tiếp thường được chọn tương đương nhau nên ta có: H = (2.9) Với mSy là sai số trung phương xác định độ lún tuyệt đối được tính từ hạn sai xác định độ lún tuyệt đối. b) Ước tính độ chính xác đo cao theo hạn sai xác định chênh lệch độ lún. - Xác định trọng số đảo của chênh cao yếu nhất giữa hai điểm kiểm tra trong lưới: RDH - Xác định sai số trung phương trọng số đơn vị: H = (2.10) Hoặc giữa hai chu kỳ kế tiếp nhau H = (2.11) Với mDS là sai số trung phương xác định chênh lệch độ lún được tính từ hạn sai xác định chênh lệch độ lún. Vậy dựa vào mH tính được để lựa chọn cấp hạng đo cao hợp lý đối với công trình mà công tác đo lún phải thoả mãn cả hai yêu cầu về độ chính xác như đã nêu trên thì phải ước tính theo cả hai công thức và lấy giá trị mH nhỏ hơn làm cơ sở lựa chọn cấp hạng đo cao hợp lý. Khi đó sơ đồ và chương trình đo được quy định thông nhất cho tất cả các chu kỳ quan trắc để giảm ảnh hưởng của các nguồn sai số hệ thống đối với kết quả đo lún. 2.1.3. Các chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu Khi đo lún bằng phương pháp đo cao hình học tia ngắm ngắn cần phải tuân theo các chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu sau: Bảng 2.2 Các chỉ tiêu kỹ thuật Cấp thuỷ chuẩn I II III 1, Chiều dài tia ngắm Ê 25 m Ê 25 m Ê 40 m 2, Chênh lệch khoảng ngắm - Trên 1 trạm máy 0,4 m 1.0 m 2.0 m - Trên toàn tuyến 2.0 m 4.0 m 5.0 m 3, Chiều cao tia ngắm tối thiểu 0.8 m 0.5 m 0.3 m 4, Sai số giới hạn khép tuyến (mm) ± 0,3 ± 0,6 ± 1.2 Chú ý: Đối với các công trình được xây dựng trên nền đất yếu và các đập đất đá thì yêu cầu độ chính xác quan trắc lún tương đương với độ chính xác đo cao hạng III và có thể thấp hơn. 2.1.4.Các nguồn sai số chủ yếu làm ảnh hưởng đến kêt quả đo *Các nguồn sai số do máy và mia - Sai số do trục ngắm và trục ống thủy tĩnh dài khi chiếu lên mặt phẳng đứng không song song với nhau(gọi là sai số góc i) Để làm giảm ảnh hưởng của sai số này ta dùng phương pháp đo thuỷ chuẩn học ,máy để giữa hai mia sao cho chênh lệch khoảng cách từ máy đến mia trước và mia sau là nhỏ nhất. - Sai số do lăng kính điều quang chuyển dịch không chuẩn xác trên trục quang học(sai số điều quang). Để làm giảm ảnh hưởng sai số này đến kết quả đo lún ta cố gắng bố trí sao cho chênh lệch khoảng cách từ máy đến mia trước và mia sau la nhỏ nhất để không phải thay đổi tiêu cự(không phải điều quang). Đối với mia trong đo lún công trình cần chú ý các sai số sau: -Sai số chiều dài thực trên 1m chiều dài mia -Sai số vạch 0 của mia -Sai số do ống thuỷ tròn trên mia Trước khi tiến hành đo đạc cần phải kiểm nghiệm các nội dung trên một cách cẩn thận trước mỗi chu kì đo. * Sai số do người đo: - Sai số làm tròn số đọc. - Sai số do chập vạch Parabol. - Sai số kẹp. * Sai số do ảnh hưởng của ngoại cảnh : - Sai số do ảnh hưởng độ cong quả đất. Để làm giảm ảnh hưởng của sai số này thì khi đo thuỷ chuẩn từ giữa ta bố trí sao cho sự chênh lệch khoảng cách từ máy đến mia trước và mia sau la nhỏ nhất. - Sai số do ảnh hưởng của chiết quang. ảnh hưởng của chiết quang khí quyển trong đo lún công trình chủ yếu là chiết quang đứng.Sai số này có ảnh hưởng lớn khi chiều cao tia ngắm gần mặt đất. Để làm giảm ảnh hưởng của sai số này ta nên chọn thời điểm đo thích hợp và đặt máy cao hơn mặt đất từ 1,5m . 2.2. Quan trắc lún bằng phương pháp đo cao thuỷ tĩnh 2.2.1. Khái niệm Phương pháp đo cao thuỷ tĩnh độ chính xác cao được áp dụng khi lắp đặt và điều chỉnh về độ cao các thiết bị công nghệ như băng tải dây chuyền xử lý lạnh trong sản xuất kính gương, các tổ hợp máy phát điện các công trình ngầm và trong quan trắc biến dạng móng và nền móng. Nhất là phương pháp này được áp dụng để quan trắc lún của nền các kết cấu xây dựng trong điều kiện rất chật hẹp, không thể quan trắc bằng phương pháp đo cao hình học. Các loại máy đo cao thuỷ tĩnh đều có cấu tạo dựa trên nguyên lý bình thông nhau rất đơn giản và thực chất chỉ khác nhau ở chổ phương pháp đọc số xác định vị trí bề mặt chất lỏng trong các bình. Phương pháp đo cao thuỷ tĩnh là phương pháp xác định chênh cao, dựa trên định luật cơ bản của thuỷ tĩnh học: "Mặt thoáng của chất lỏng luông vông góc với hướng của trọng lực và một hệ thống các bình thông nhau thì luôn nằm trên cùng một mặt thuỷ chuẩn. Không phụ thuộc vào khối lượng chất lỏng và thiết điện ngang của bình" Giả sử hệ thống đo cao thuỷ tĩnh gồm hai bình N1 và N2 dùng để xác định chênh cao giữa hai điểm A và B. Chênh cao này cũng được tính tương tự như trong thuỷ tĩnh hình học. h= (d1- S1) – (d2-T1) (2.12) Trong đó: d1 và d2 là chênh cao của các bình và cũng là khoảng cách tù điểm “0” của vạch thang đến mặt phẳng tựa của các bình N1 và N2 S1 và T1 là số đọc trên vạch đọc số của các bình sau và bình trước Hình 2.4 h= (T1-S1) + (d1- d2) vị trí thuận (2.13) Khi ta đổi chố các bình cho nhau (vị trí nghịch) ta có. Hình 2.5 h=(T2- S2) + (d1- T2) (2.14) h=(T2- S2) + (d1- d2) (2.15) Trong đó hiệu (d1- d2) là sai số vị trí điểm “0” của dụng cụ hay gọi là “hằng số” của dụng cụ. Nó thể hiện độ chính xác của công tác lắp ráp chế tạo dụng cụ về giá trị nhỏ nhất. Lờy trung bình cộng các kết qủa thuận và đảo, ta được giá tri trung bình của chênh cao xác định tại điểm đo. h= (2.16) 2.2.2. Các nguồn sai số chủ yếu ảnh hưởng đến độ chính xác đo cao thuỷ tĩnh Là do các sai số điều kiện ngoại cảnh như: +) Sự không cân bằng chất lỏng trong bình và ảnh hưởng của hiện tượng mao dẫn. +) Sự tiếp xúc thiếu chính xác giữa đầu nhọn vủa vít đo cực nhỏ với chất lỏng trong bình. +) ảnh hưởng của sai số đặt dụng cụ vào bề mặt cân đo thuỷ chuẩn. +) Do ảnh hưởng của sai số áp suất và nhiệt độ. Để đạt được độ chính xác cần thiết phải áp dụng những biện pháp giảm ảnh hưởng của hai nguồn sai số chủ yếu là sai số do dụng cụ và sai số do ảnh hưởng của ngoại cảnh. Sau đây tôi đưa ra những biện pháp tối ưu để giảm được ảnh hưởng của các nguồn sai số đã nêu trên: 1, Để đạt được độ chính xác cao, hệ thống thuỷ tĩnh cần được cách nhiệt tốt, các ống nối nên nằm trên một mặt phẳng nằm ngang (chênh lệch trong phạm vi 5 - 10mm). Không cho phép có lẫn các bọt khí trong ống nối khi để đầy dung dịch 2, Sự đột nóng có ảnh hưởng không đáng kể đến độ chính xác đo cao thuỷ tĩnh khi các ống nối được đặt nằm ngang. ảnh hưởng của sự đốt nóng ống nối được giảm bằng cách lắp đặt hệ thống thuỷ tĩnh trên cùng một mặt phẳng và chọn thời gian đo thích hợp 3, Sự đốt nóng cục bộ tại các đầu đo trong hệ thống sẽ ảnh hưởng đáng kể đến độ chính xác đo đạc vì thế nếu ở các đầu đo có chênh lệch về nhiệt độ, cần tính số hiệu chỉnh vào vị trí bề mặt chất lỏng do ảnh hưởng này. Để tính được số hiệu chỉnh do ảnh hưởng của nhiệt đột. Cần theo dõi nhiệt độ tại các đầu đo bằng các bộ chỉ báo 4, Thời gian tốt nhất để tiến hành đo đạc khi cả hệ thống hoàn toàn nằm trong điều kiện nhiệt độ mát lạnh hoặc khi nóng lên đến mức nhiệt độ bị thay đổi không đáng kể theo thời gian. Không nên đo khi nhiệt độ đang từ nóng chuyển dần sang lạnh 5, Nếu ống nối được đặt trên một mặt phẳng nằm ngang thì các bọt khí trong ống nối sẽ ảnh hưởng không đáng kể tới độ chính xác đo đạc 6, Đầu đo, nhất là phần chứa chất lỏng nên có hình dạng đơn giản, tốt nhất là hình trụ. Đường kính bình chứa không quá lớn để có sự phân bố nhiệt độ trong đó được đồng đều. Để không phải xác định nhiệt độ chất lỏng trong bình với độ chính xác cao thì chiều cao cột chất lỏng trong bình nên điều chỉnh ở mức 30 - 40mm 7, Nên sử dụng tế bào quang điện cho phép xác định vị trí bề mặt chất lỏng với độ chính xác m = 0,025mm và độ chính xác xác định độ cao của các điểm thiết bị bằng khoảng 0,06mm 8, Tính số hiệu chỉnh cho kết quả đo do sự thay đổi nhiệt độ áp xuất dọc theo tuyến ống dẫn của máy thủy tĩnh. Như vậy độ chính xác của phương pháp đo cao thuỷ tĩnh có thể đạt cao hơn phương pháp đo cao hình học. ở phương pháp đo cao thuỷ tĩnh thì các kết quả đo không phụ thuộc vào các nguồn sai số chủ quan và thời gian đo mỗi chu kỳ rất ngắn so với phương pháp đo cao hình học. 2.1.3.Quan trắc lún bằng phương pháp đo cao lượng giác 2.1.3.1.Nguyên lý đo cao lượng giác Trong nhưng điều kiện không thuận lợi hoặc kém hiệu quả đối với đo hình học ._.