
LUẬN VĂN

Đề tài: "Phương pháp xây dựng lới và xử lý
số liệu đo lún công trình cao tầng"


xử lý số liệu sau khi quan trắc. Nhng với sự phát triển của ngành khoa học
công nghệ thông tin hiện nay thì việc xử lý kết quả quan trắc đã đợc thực
hiện nhanh và chính xác.
Đồ án tốt nghiệp Trờng Đại học Mỏ - Địa chất
Nguyễn Doãn Hiếu Cao đẳng Trắc địa B K49
2
Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó, trong đồ án tốt nghiệp em đã chọn và
nghiên cứu đề tài : Phơng pháp xây dựng lới và xử lý số liệu đo lún công
trình cao tầng.
Đồ án đợc thực hiện gồm 3 chơng với các nội dung sau :
Chơng I : Khái quát chung.
Chơng II : Thiết kế phơng án xây dựng lới và xử lý số liệu đo lún
công trình cao tầng.
Chơng III : Thực nghiệm.
Em xin chân thành cảm ơn sự chỉ bảo, hớng dẫn tận tình của thầy giáo
TS.Dơng Vân Phong 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 12 năm 2007
Sinh viên thực hiện
Đồ án tốt nghiệp Trờng Đại học Mỏ - Địa chất
Nguyễn Doãn Hiếu Cao đẳng Trắc địa B K49
3
Chơng 1
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;

trình khác ở gần.
f. Sự rung động của nền móng công trình do vận hành máy móc và hoạt
động của các phơng tiện giao thông.
1.1.3 Đặc tính và các tham số chuyển dịch theo phơng 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 đợc 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 nh
nhau.
Độ lún không đều xảy ra do sự chênh lệch áp lực lên nền và mức độ
chịu nén của đất đá không nh nhau. Lún không đều làm cho công trình bị
nghiêng, cong, vặn, xoắn và các biến dạng khác.
Biến dạng lớn sẽ có thể dẫn đến hiện tợng gãy, nứt ở nền móng và
tờng của công trình.
Sự chuyển dịch của công trình đợc đặc trng bởi các tham số:
a. Độ lún công trình của nền móng: S
tb
;
b. Chênh lệch tơng đối độ lún 2 điểm trên nền là tỷ số giữa hiệu độ lún
và khoảng cách giữa 2 điểm đó:
L
S
;
c. Độ nghiêng i của nền móng là tỷ số giữa hiệu độ lún giữa 2 điểm ở 2
đầu công trình và chiều dài công trình.
Đồ án tốt nghiệp Trờng Đại học Mỏ - Địa chất
Nguyễn Doãn Hiếu Cao đẳng Trắc địa B K49
5

Nguyễn Doãn Hiếu Cao đẳng Trắc địa B K49
6
1.2. Các phơng pháp quan trắc độ lún công trình
Khi đo độ lún công trình, có thể sử dụng một trong các phơng pháp
sau:
- Phơng pháp đo cao hình học.
- Phơng pháp đo cao lợng giác.
- Phơng pháp đo cao thủy tĩnh.
- Phơng pháp chụp ảnh.
1.2.1 Quan trắc lún bằng phơng pháp đo cao hình học
Đây là phơng pháp cơ bản đợc ứng dụng trong hầu hết các công
trình. Tùy theo yêu cầu độ chính xác quan trắc biến dạng công trình mà ngời
ta dùng các loại máy khác nhau. Thông thờng quan trắc lún đòi hỏi độ chính
xác hạng II thuỷ chuẩn nhà nớc, do vậy máy thờng đợc sử dụng là Ni004
hoặc Ni007. Gần đây, do tiến bộ của khoa học kỹ thuật, máy thủy chuẩn điện
tử bớc đầu đợc đa vào sử dụng trong đo thủy chuẩn hạng 2 nhà nớc. Mia
đợc sử dụng là mia invar mã vạch. Trớc mỗi chu kỳ đo máy và mia cần phải
đợc kiểm nghiệm cẩn thận theo quy phạm, đặc biệt là xác định độ ổn định
của góc i của máy.
Sơ đồ lới và chơng trình đo đợc quy định thống nhất với tất cả các
chu kỳ đo để giảm thiểu lợng sai số hệ thống tới kết quả đo lún, đồng thời
với mỗi công trình nên sử dụng 1 máy thủy chuẩn và 1 mia invar cố định,
cùng với một ngời đo từ chu kỳ đầu tới chu kỳ cuối, trong những điều kiện
ngoại cảnh tơng tự nhau (sáng, tra, chiều) nhằm hạn chế sai số hệ thống lên
kết quả đo.
Các chỉ tiêu kỹ thuật và hạn sai tuân thủ theo quy phạm hiện hành.
Phơng pháp này đo đợc độ lún tuyệt đối, máy và dụng cụ đơn giản,
nhng để chỉnh lý thì phơng pháp này đòi hỏi kỹ thuật rất cao.
1.2.2 Quan trắc lún bằng phơng pháp đo cao thủy tĩnh
Trong những điều kiện đặc biệt, ngời ta áp dụng phơng pháp này, ví

sin.sin
21
21
ZZ
ZZ
bl


(1.2)
Trong trờng hợp
l
đợc tính theo công thức (1.1) thì khi đó phải ngắm
hai điểm trên mia để có hai góc thiên đỉnh
21
,ZZ
Khoảng cách
b
giữa hai điểm ngắm mia phải đợc xác định chính xác.
Phơng pháp này có thể đợc thay thế cho đo cao hình học. Tuy nhiên
phơng pháp này mất tơng đối nhiều công sức vào việc đánh dấu điểm.
Ngoài ra còn bị ảnh hởng bởi chiết quang.
Đồ án tốt nghiệp Trờng Đại học Mỏ - Địa chất
Nguyễn Doãn Hiếu Cao đẳng Trắc địa B K49
8
1.2.4 Quan trắc lún bằng phơng pháp chụp ảnh
Phơng pháp đo là chụp ảnh đơn và chụp ảnh lập thể.
Cơ sở của phơng pháp là gia công các ảnh chụp mặt đất. Phạm vi ứng
dụng của phơng pháp này là khi cần xác định các đại lợng biến dạng rất
nhanh. Độ chính xác của phơng pháp phụ thuộc vào khoảng chụp.
Trong đo độ lún công trình thì phơng pháp đo cao lợng giác và chụp ảnh


itti
tiS
SS
m
(2.1)
Trong đó:
Sti
m
- yêu cầu độ chính xác quan trắc độ lún ở thời điểm
i
t
;
)1(
,
itti
SS
- độ lún (dự báo) ở thời điểm
ti
và
)1( i
t
;

- hệ số đặc trng cho độ tin cậy của kết quả quan trắc, thông
thờng
64
;
Công tác quan trắc độ lún nhà cao tầng thực hiện theo phơng pháp đo
cao hình học. Độ chính xác của phơng pháp này phụ thuộc vào tầm quan

<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
10
5
10
Bảng 2-1- Sai số cho phép đo độ lún theo thời gian
(đơn vị tính là milimet)
2.1.2 Lựa chọn chu kỳ đo hợp lý
Tuỳ thuộc vào từng toà nhà mà dự kiến chu kỳ đo. Chu kỳ đo đợc tính
toán sao cho kết quả thu đợc phản ánh đúng thực chất quá trình làm việc của

Trong giai đoạn sử dụng toà nhà, thực hiện 1-2 chu kỳ quan trắc trong
một năm vào những lúc điều kiện ngoại cảnh khác nhau nhiều nhất.
Khi toà nhà ổn định, tốc độ chuyển dịch khoảng 1-2mm/năm thì có thể
ngừng quan trắc chuyển dịch ngang.
Trong trờng hợp điều kiện vận hành toà nhà hoặc mức độ chuyển dịch
toà nhà có sự thay đổi đột ngột thì phải quan trắc bổ sung.
Đồ án tốt nghiệp Trờng Đại học Mỏ - Địa chất
Nguyễn Doãn Hiếu Cao đẳng Trắc địa B K49
12
2.2 Thiết kế mốc và lới khống chế phục vụ đo lún công trình
2.2.1 Thiết kế mốc
2.2.1.1 Mốc cơ sở
Mốc cơ sở là mốc cung cấp số liệu gốc để xác định độ lún toà nhà. Mốc
cơ sở cần thoả mãn các yêu cầu sau:
- Giữ đợc độ cao ổn định trong suốt quá trình đo độ lún toà nhà.
- 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.
Vị trí các mốc cơ sở cần đợc đặt ở vào lớp đất đá tốt , ổn định (cát, sạn
sỏi hoặc sét cứng có bề dày lớn), các nguồn gây ra chấn động lớn hơn chiều
sâu của mốc (đối với mốc chôn sâu). Khoảng cách từ mốc cơ sở đến toà nhà
thờng từ 50-100 mét [7].
Khi lợi dụng các công trình cũ để đặt các mốc cơ sở thì các công trình này
phải hoàn toàn ổn định (không có các hiện tợng biến dạng do chuyển dịch,
lún). Không đặt mốc cơ sở tại các công trình có tải trọng động (tải trọng thay
đổi).
Tuỳ thuộc vào yêu cầu độ chính xác đo lún và điều kiện địa chất nền xung
quanh khu vực toà nhà quan trắc, mốc cơ sở dùng trong đo lún có thể đợc
thiết kế theo một trong 3 loại là mốc chôn sâu, mốc chôn nông và mốc gắn
tờng hoặc gắn nền. Xây dựmg hệ thống mốc cơ sở có đủ độ ổn định cần thiết
trong quan trắc độ lún cũng nh chuyển dịch ngang của toà nhà là công việc

A A
4
8
2
L
d=0.1-0.3
d=0.01-0.03
1-ống bảo vệ
2-Tầng đát cứng
3-Lõi mốc kim loại
4-Đệm xốp
5-Đầu mốc hình chỏm cầu
6-Nắp bảo vệ đầu mốc
7-Hố bảo vệ
1-ống bảo vệ
2-Tầng đát cứng
3-Lõi chính
4-Đệm xốp
5-Đầu mốc hình chỏm cầu
6-Nắp bảo vệ đầu mốc
7-Hố bảo vệ
8-Lõi phụ
Hình 2.2 : Kết cấu chôn sâu lõi kép
(a):Mặt đứng
(b):Mặt cắt A-A
(b):Mặt cắt A-A
(a):Mặt đứng
Hình 2.1 : Kết cấu chôn sâu lõi đơn
Đồ án tốt nghiệp Trờng Đại học Mỏ - Địa chất
Nguyễn Doãn Hiếu Cao đẳng Trắc địa B K49

7-Hố bảo vệ mốc
8-Lớp bê tông lót
Hình 2.3 : Mốc chôn nông dạng ống
6
Đồ án tốt nghiệp Trờng Đại học Mỏ - Địa chất
Nguyễn Doãn Hiếu Cao đẳng Trắc địa B K49
15
2.2.1.2 Mốc đo lún
Khái niệm:
Mốc đo lún là mốc đợc gắn trực tiếp vào các vị trí đặc trng của các kết
cấu chịu lực trên nền móng hoặc thân toà nhà, dùng để quan sát độ trồi lún
của toà nhà. Mốc đo lún đợc phân ra nh sau:
- Mốc gắn tờng, cột;
- Mốc nền móng;
- Các mốc chôn sâu dùng để đo độ lún theo lớp đất.
Các đặc điểm và yêu cầu khi bố trí mốc đo lún:
Mốc đo lún phải có kết cấu vững chắc, đơn giản và thuận tiện cho việc đo
đạc, khi đặt mia, treo mia, không làm thay đổi độ cao của nó.
Khi thiết kế các mốc đo lún phải nghiên cứu các tài liệu mặt bằng bố trí
móng, mặt bằng công trình để đặt mốc vào đúng vị trí cần thiết, tránh đợc sự
phá hỏng hoặc mất tác dụng đo đạc trong các chu kỳ sau.
Mốc đo lún cần bố trí sao cho phản ánh đợc một cách đầy đủ nhất về
độ lún của toàn bộ toà nhà, các vị trí đợc dự đoán là lún mạnh và đảm bảo
đợc các điều kiện đo đạc, khi bố trí mốc đo lún cần tham khảo ý kiến của
thiết kế. Số lợng mốc đo lún cho một toà nhà cần đợc tính toán một cách
thích hợp sao cho vừa phản ánh đợc đặc trng về độ lún của toà nhà vừa đảm
bảo tính kinh tế Khoảng cách giữa các mốc đo lún phụ thuộc vào điều kiện địa
chất toà nhà, cấu tạo của máy đo, giá trị độ lún ớc tính và mục đích của việc
đo độ lún.v.v
Mốc đo lún cần phải đợc đặt sao cho có thể truyền độ cao trực tiếp từ

nghiệp đợc ớc tính theo công thức tổng quát sau đây :
L
P
N
Trong đó :
N là số lợng mốc đo độ lún
P là chu vi nhà hoặc chiều dài móng (m)
L là khoảng cách giữa các mốc đo độ lún (m)
Thờng thì khoảng cách giữa các mốc đo độ lún lấy bằng 10

15 m hoặc theo
các bớc cột toà nhà.
Đối với các nhà xây trên móng cọc hoặc móng bè số lợng đầu mốc đợc
tính bằng công thức:
F
S
N
Đồ án tốt nghiệp Trờng Đại học Mỏ - Địa chất
Nguyễn Doãn Hiếu Cao đẳng Trắc địa B K49
17
Trong đó:
S là diện tích mặt móng (m
2
)
F là diện tích khống chế của một mốc (m
2
), thờng lấy từ 100 150m.
Cấu tạo mốc đo độ lún đợc phân ra 3 phần chính:
- Thân mốc.
- Đầu mốc.

Lới 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 lới này đợc thành lập và đo trong
từng chu kỳ quan trắc nhằm hai mục đích :
a. Kiểm tra đánh giá độ ổn định các điểm mốc.
b. Xác định hệ thống độ cao cơ sở thống nhất trong tất cả các chu
kỳ đo.
Thông thờng sơ đồ lới đợc 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 đợc bảo toàn lâu dài, thuận lợi cho
việc đo nối đến công trình, đặc biệt cần chú ý sự ổn định của mốc trong suốt
quá trình quan trắc.Các mốc cơ sở đợc đặt bên ngoài phạm vi ảnh hởng lún
công trình, tuy nhiên không nên đặt mốc quá xa đối tợng quan trắc nhằm hạn
chế ảnh hởng tích luỹ của sai số đo nối độ cao.
Để có điều kiện kiểm tra, nâng cao chất lợng tin cậy của lới khống
chế thì đối với mỗi chu kỳ quan trắc cần xây dựng không dới ba mốc khống
chế độ cao cơ sở. Hệ thống mốc khống chế cơ sở có thể đợc phân bố thành
từng cụm, các mốc trong cụm cách nhau khoảng (15-50m) để có thể đo nối
đợc từ 1 trạm đô hoặc phân bố các mốc rải đều xung quanh công trình.
Trên sơ đồ thiết kế ghi rõ tên mốc, vạch các tuyến đo và ghi rõ số lợng
trạm đo hoặc chiều dài đờng đo trong mỗi tuyến, trong điều kiện cho phép
cần cố gắng tạo các vòng đo khép kín để có điều kiện kiểm tra chất lợng đo
chênh cao, đồng thời bảo đảm tính chặt chẽ của toàn bộ mạng lới.
Để xác định cấp hạng đo và chỉ tiêu hạn sai, cần thực hiện ớc tính để
xác định sai số đo chênh cao trên một trạm hoặc 1km chiều dài tuyến đo. So
sánh số liệu này với chỉ tiêu đa ra trong quy phạm để xác định cấp hạng cần
thiết. Thực tế quan trắc độ lún tại nhiều dạng công trình ở Việt Nam và các
Đồ án tốt nghiệp Trờng Đại học Mỏ - Địa chất
Nguyễn Doãn Hiếu Cao đẳng Trắc địa B K49
19
nớc khác cho thấy lới khống chế cơ sở thờng có độ chính xác tơng đơng

Nguyễn Doãn Hiếu Cao đẳng Trắc địa B K49
20
Đối với công trình thủy lợi, thủy điện, đập dâng, mốc đợc đặt dọc theo
đỉnh đập và các tuyến cơ phía hạ lu, thờng bố trí mốc trên một số mặt cắt
ngang nhất định.
Đối với đập tràn, mốc lún đợc đặt trên các khối betong, mỗi khối
không ít hơn 3-4 mốc. Tại tuyến đờng ống áp lực, mốc đặt trên các mố, trụ
néo, mỗi trụ đặt 1-2 mốc.
2.2.3 Xác định độ chính xác các bậc lới
Sai số tổng hợp các bậc lới đợc xác định trên cơ sở yêu cầu độ chính
xác quan trắc lún. Nếu yêu cầu đa ra là sai số tuyệt đối độ lún thì việc xác
định sai số độ cao tổng hợp đợc tiến hành nh sau :
Do độ lún đợc tính là hiệu độ cao của hai chu kỳ quan trắc nên sai số
trung phơng độ lún (m
S
) đợc xác định theo công thức :
222
ji
HH
S
mmm
(2.2)
Các chu kỳ quan trắc thờng đợc thiết kế với đồ hình và độ chính xác
đo tơng đơng nhau, nên có thể coi
Ho
HH
mmm
ji

. Nh vậy, công thức tính

Trong thực tế hệ thống lới độ cao trong quan trắc lún có cấu trúc là lới hai
bậc vì vậy sai số độ cao tổng hợp bao gồm sai số của hai bậc lới thể hiện
dới dạng :
222
QTKCHo
mmm
(2.6)
Đồ án tốt nghiệp Trờng Đại học Mỏ - Địa chất
Nguyễn Doãn Hiếu Cao đẳng Trắc địa B K49
21
Trong đó : m
HO,
m
KC
,m
QT
là sai số tổng hợp, sai os độ cao điểm khống
chế, sai số độ cao điểm quan trắc tơng ứng :
Đối với lới khống chế :
2
1 k
m
m
Ho
KC


(2.7)
Đối với lới quan trắc :
2

002Ni
của
cộng hoà dân chủ Đức (cũ), máy
3003NA
của Thụy Sỹ hoặc các máy có độ
chính xác tơng đơng.
- Độ phóng đại của ống kính yêu cầu từ
x
40
trở lên.
- Giá trị khoảng chia trên mặt ống thủy dài không vợt quá
mm2/"12
.
Đồ án tốt nghiệp Trờng Đại học Mỏ - Địa chất
Nguyễn Doãn Hiếu Cao đẳng Trắc địa B K49
22
- Giá trị vạch khắc vành đọc số của bộ đo cực nhỏ
mm05.0
và
mm10.0
.
Việc đo độ lún ở mỗi chu kỳ đợc thực hiện theo sơ đồ thiết kế từ trớc, có
thể sử dụng các sơ đồ đơn giản từ một đén hai tuyến đơn. Trớc khi đo độ lún
máy và mia cần phải kiểm tra, kiểm nghiệm theo yêu cầu đo chênh lệch độ
cao hạng I
Đối với các máy đo cao mới nhận ở xởng về hoặc các máy mới sửa chữa
thì trớc khi sử dụng đều phải kiểm tra, kiểm nghiệm ở trong phòng và ngoài
thực địa theo những nội dụng của quy phạm. Máy và mia đang dùng để đo độ
lún các công trình thì không đợc sử dụng vào việc khác.
Khi đo độ lún công trình bằng phơng pháp đo cao hình học hạng I thì

.
Trớc 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 trên mia rõ
ràng, ống thủy của mia phải hoàn hảo. Khi đo độ lún ngời cầm mia phải chú
ý quan sát các điều kiện sau:
- Đế mia phải tuyệt đối sạch.
- Ngời cầm mia phải đặt mia trên điểm cao nhất của mốc, theo hiệu lệnh
của ngời đo. Khi di chuyển phải cẩn thận nhẹ nhàng để mia không bị va đập.
- Mia và ống thủy tròn của mia phải đợc đặt thẳng đứng để giữ mia thẳng
đứng khi đo. Không đợc xê dịch mia trên điểm đặt trong thời gian đo.
- Khi làm việc trong điều kiện thiếu ánh sáng, trên mia phải gắn đèn chiếu
sáng.
Đồ án tốt nghiệp Trờng Đại học Mỏ - Địa chất
Nguyễn Doãn Hiếu Cao đẳng Trắc địa B K49
23
- Mia đợc dựng im trên mốc, ngời cầm mia đọc tên của mốc. Không có
hiệu lệnh của ngời đo, mia không đợc rời khỏi mốc. Trong thời gian giải lao
cần bảo quản mia không để va đập, chấn động, dựng mép mia và tờng, 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 đợc
thăng bằng không đợc nghiêng lệch, hai chân của máy đợc đặt song song
với đờng đo, chân thứ ba cắt ngang khi bên phải, khi bên trái, tất cả ba chân
của chân 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 đợc thực hiện theo các chơng
trình ghi ở bảng sau:

c
S
p
S
Trong đó :
c
S
là số đọc trên thang chính mia sau ( ký hiệu là
c
S
)
p
S
là số đọc trên thang phụ mia sau ( ký hiệu là
p
S
)
c
T
là số đọc trên thang chính mia trớc ( ký hiệu là
c
T
)
p
T
là số dọc trên thang phụ mia trớc ( ký hiệu là
p
T
)
S

Chênh lệch khoảng cách từ máy tới mia trớc và mia sau tối đa là 0,4 m.
Tích lũy những chênh lệch khoảng cách từ máy đến mia trớc và mia sau
trong một tuyến đo (hoặc vòng khép kín) cho phép không đợc vợt quá 2 m.
Khoảng cách từ máy đến mia đợc đo bằng máy đo khoảng cách hoặc bằng
thớc dây. Việc bố trí các khoảng cách từ máy đến mia trớc và mia sau gần
bằng nhau đợc thực hiện bằng dây thừng; thớc dây hoặc thớc thép. Khi
góc
i
của máy đo
"8"4
có thể cho phép chênh lệch khoảng cách từ máy tới
mia trớc và mia sau là 0,8 m và tích lũy những chênh lệch khoảng cách trong
một tuyến đo hoặc vòng khép kín là 4 m.
Trên mỗi trạm máy cần kiểm tra ngay công việc đo. Việc kiểm tra này
bao gồm các công việc sau: