Đồ án tốt nghiệp Trờng Đại học Mỏ - Địa chất
Lời nói đầu
Những năm gần đây cùng với sự phát triển về kinh tế, thì nhu cầu về xây
dựng cũng rất phát triển đặc biệt là các công trình nhà cao tầng đợc xây dựng ở
khắp nơi trên đất nớc để giải quyết nhu cầu về nhà ở và nhu cầu về văn phòng
cho thuê và dịch vụ kinh doanh ở các thành phố lớn nh ở Hà Nội, Hải Phòng và
thành phố Hồ Chí Minh...
Theo khảo sát địa chất vùng sông Hồng, nhất là khu vực Hà Nội cho thấy
đây là vùng đất có lịch sử lâu đời hình thành là đồng bằng tích tụ nên khả năng
chịu tải, chịu nén của một số tầng địa chất là rất kém. Mặt khác do nhu cầu của
cuộc sống, việc khai thác nớc ngầm để phục vụ sinh hoạt ngày càng tăng làm
điều kiện địa chất ở đây bị thay đổi.
Từ những nguyên nhân trên cùng với một số các nguyên nhân khác nh
thiết kế kết cấu móng công trình, chất lợng vật liệu xây dựng, điều kiện khí
hậu...đã làm cho các công trình xây dựng bị biến dạng, dẫn đến kết cấu bị phá
vỡ làm cho một số công trình không thể sử dụng đợc. Biến dạng công trình do
nhiều nguyên nhân gây nên trong đó chủ yếu là công trình bị lún không đều dẫn
đến công trình bị vặn xoắn.
Để đảm bảo an toàn và tuổi thọ thiết kế cho công trình trong thời gian thi
công cũng nh trong quá trình sử dụng, chúng ta cần tiến hành quan trắc biến
dạng của công trình (kể cả biến dạng ngang và đứng)
Thực hiện phơng châm học tập kết hợp với thực tiễn, trong thời gian làm
đồ án tốt nghiệp tôi đã đợc giao thực hiện đề tài "Thiết kế phơng án quan trắc
lún công trình nhà chung c 25 tầng khu đô thị Đông Nam đờng Trần Duy
Hng"
Nội dung của đồ án gồm 3 chơng
Chơng I. khái niệm chung về quan trắc độ lún công trình
Chơng II. Phơng pháp thiết kế và ớc tính độ chính xác lới quan trắc độ
lún công trình
Chơng III. Thiết kế phơng án quan trắc độ lún công trình nhà chung c 25
SV: Cao Thế Hải Lớp: Trắc địa A- K48

của nền móng công trình theo độ cao. Trong trờng hợp công trình dịch chuyển
trong mặt phẳng nằm ngang thì gọi là quá trình dịch chuyển ngang của công
trình. Quá trình biến dạng là do dịch chuyển không đều của từng bộ phận trong
công trình, hiện tợng biến dạng cục bộ gây nên sự uốn cong, vặn xoắn, nứt nẻ
công trình.
Quá trình biến dạng công trình gây nên bởi hai nguyên nhân chính đó là
điều kiện tự nhiên và tác động nhân tạo.
Điều kiện tự nhiên gây nên sự biến dạng công trình bao gồm:
Sự thay đổi khả năng chịu nén, trợt của lớp đất đá dới nền móng công trình.
Sự thay đổi mực nớc ngầm
Độ co giãn của đất đá.
Do tính chất cơ lý đất đá dới nền móng của công trình phân bố không đều mà tạo
nên sự lún không đồng đều giữa các bộ phận khác nhau của công trình.
Các yếu tố tác động nhân tạo bao gồm:
ảnh hởng của tải trọng bản thân công trình.
Sự suy yếu của nền móng công trình có liên quan tới việc thi công công trình.
Sự rung của nền móng do vận hành các máy móc và phơng tiện giao thông.
SV: Cao Thế Hải Lớp: Trắc địa A- K48
3
Đồ án tốt nghiệp Trờng Đại học Mỏ - Địa chất
Sự sai lệch trong quá trình khảo sát địa chất dẫn đến sai số trong tính
toán thiết kế.
Sự thay đổi của áp lực đến nền móng của công trình do việc xây dựng các
công trình khác ở gần.
Các công trình xây dựng dới sự ảnh hởng của tải trọng một phía (các
công trình xây dựng trên sờn dốc) sẽ gây nên sự chuyển dịch ngang và trợt.
Nh vậy hiện tợng biến dạng luôn có thể xảy ra đối với mỗi công trình xây
dựng trong thời gian vận hành và sử dụng công trình. Khi số liệu biến dạng lớn
thì móng của công trình sẽ tạo thành các khe nứt gây nên các hiện tợng sụt lở
công trình, làm cho máy móc và dây chuyền sản xuất hoạt động không bình th-

b
b
A
B
a
a
A
B
a
b
Ds Dt

*Máy móc và dụng cụ đo
Thiết bị dùng trong đo lún là các loại máy thủy chuẩn chính xác nh: H-
05, Ni002, H
1
, H
2
, Ni004, Ni007 và các loại máy khác có độ chính xác tơng đ-
ơng. Tùy thuộc vào yêu cầu độ chính xác cần thiết đối với từng công trình cụ
thể để chọn máy đo thích hợp.
Mia đợc sử dụng trong đo lún là mia invar thờng hoặc mia invar chuyên
dùng có kích thớc ngắn ( chiều dài mia từ 1.5m đến 2m ), nếu là thủy chuẩn số
thì dùng mia invar với mã vạch. Ngoài ra còn có các dụng cụ hỗ trợ khác nh
nhiệt kế, cóc mia, ô che nắng. Trớc và sau mỗi chu kỳ đo, máy và mia phải đợc
kiểm nghiệm theo đúng qui định trong qui phạm đo cao.
*Các chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu
Khi quan trắc lún bằng phơng pháp đo cao thủy chuẩn hình học tia ngắm
ngắn cần phải tuân thủ theo các chỉ tiêu kỹ thuật sau [6]:
SV: Cao Thế Hải Lớp: Trắc địa A- K48

m0.1
m0.2
- Tích lũy trên đoạn đo
m0.2
m0.4
m0.5
4
Chênh lệch chênh cao đo
trên trạm, mm
m5.0 m5.0
m0.1
5
Chênh lệch chênh cao giữa
hai tuyến đo đi và đo về
6
Sai số khép tuyến giới hạn
f
ghh /
(n-số trạm đo)
*Các nguồn sai số chủ yếu ảnh hởng tới kết quả đo
- Sai số do máy và mia
Sai số do trục ống ngắm và trục ống thủy dài khi chiếu lên mặt phẳng
đứng không song song với nhau ( gọi là sai số góc i ).
Sai số do lăng kính điều quang chuyển dịch không chính xác trên trục
quang học (sai số điều quang).
Để làm giảm ảnh hởng của các sai số này ta dùng phơng pháp đo cao hình
học từ giữa, tức là đặt máy thủy chuẩn giữa hai mia sao cho chênh lệch khoảng
cách từ máy đến mia trớc và mia sau nằm trong giới hạn cho phép.
- Sai số do điều kiện ngoại cảnh
Do ảnh hởng độ cong quả đất: để làm giảm ảnh hởng của sai số này thì khi

1
tại B, bình N
2
tại A.
d
1
d
2
s
1
1
t
N
2
N
1
A
h
AB
BB
AB
h
A
2
N
1
N
t
1
1

AB
+=
(1.3)
SV: Cao Thế Hải Lớp: Trắc địa A- K48
7
(a)- Vị trí đo thuận (b)- Vị trí đo đảo
Hình 1.3. Sơ đồ máy đo cao thủy chuẩn thuỷ tĩnh
Đồ án tốt nghiệp Trờng Đại học Mỏ - Địa chất
Tơng tự, khi đo đảo chênh cao đợc tính theo công thức:
)()(
2122
ddsth
AB
=
(1.4)
Hiệu
)(
21
dd

đợc gọi là sai số MO của máy, khi chế tạo cố gắng làm
cho MO có giá trị tuyệt đối nhỏ nhất ( MO

0 ). Lần lợt lấy tổng và hiệu các
công thức (a), (b) sẽ xác định đợc chênh cao theo kết quả 2 chiều đo:
2
)()(
2211
stst
h

góc đứng V) chiều cao máy (i) và chiều cao tiêu (l) ký hiệu ở hình 1.4.
SV: Cao Thế Hải Lớp: Trắc địa A- K48
8
Đồ án tốt nghiệp Trờng Đại học Mỏ - Địa chất
A
B
v
z
l
i
D
Chênh cao giữa 2 điểm A và B đợc xác định theo công thức :
flictgZDh
AB
++=
.
(1.7)
Hoặc
flictgV.Dh
AB
++=
(1.8)
trong đó: f là số hiệu chỉnh độ cao do chiết quang đứng của trái đất theo công
thức gần đúng:
2
D
R2
k1
f


không quá xa công trình, có yêu cầu ổn định cao, các mốc lới cơ sở này là cơ sở
khởi tính độ cao cho cả hệ thống, về mặt số lợng có ít nhất là 3 mốc để có điều
kiện kiểm tra và đánh giá độ ổn định của lới cơ sở, các mốc cơ sở có cấu tạo có
thể có 3 loại:
- Mốc chôn sâu: chỉ sử dụng những công trình đặc biệt.
- Mốc chôn nông: nh mốc thuỷ chuẩn loại 4 đợc đặt ở nền đất ổn định th-
ờng dùng để quan trắc công trình dân dụng và công nghiệp.
- Mốc gắn tờng, gắn các dấu mốc lên trên các công trình ổn định ở gần.
* Cấp lới quan trắc.
Bao gồm các điểm kiểm tra gắn trên công trình và chuyển dịch cùng
công trình.
- Các mốc kiểm tra phải đợc bố trí đều trên mặt bằng móng công trình
trên những phần chịu lực của công trình và cao hơn sàn đầu trên 0,2 - 0,5 m.
- Phải bố trí ở những nơi thuận tiện cho quan trắc nơi dự kiến lún nhiều nhất.
- Các mốc kiểm tra thờng cấu tạo là 1 thanh kim loại:
L = 10 ữ 15 cm.
= 30mm đầu mốc chỏm cầu.
- Các điểm của lới kiểm tra tạo nên hệ thống lới quan trắc càng nhiều nút
càng tốt.
- Cả lới quan trắc và lới cơ sở tạo nên hệ thống lới độ cao thống nhất và
trong mỗi chu kỳ chúng đợc đo đạc đồng thời.
1.3.2. Ước tính độ chính xác lới quan trắc lún
SV: Cao Thế Hải Lớp: Trắc địa A- K48
10
Đồ án tốt nghiệp Trờng Đại học Mỏ - Địa chất
Trong quá trình thực hiện quan trắc độ lún lới.
* Ước tính độ chính xác của các bậc lới.
- Xác định chỉ tiêu độ chính xác cho từng bậc lới để xác định chỉ tiêu độ
chính xác cho mỗi bậc lới cần phải xuất phát từ độ chính xác quan trắc m
S

Nếu nh trong các chu kỳ việc đo đạc đợc thực hiện cùng độ chính xác thì:
hj
m
=
1

hj
m
= m
h
(1.11)
Do đó:
m
s
= m
h
(1.12)
Hay là m
h
=
2
s
m
(1.13)
m
H
đợc hiểu là sai số tổng hợp của 2 bậc lới nghĩa là
m
h
2

Suy ra:
1
h
m
=
)1(21
22
K
m
k
m
sh
+
=
+
(1.16)
SV: Cao Thế Hải Lớp: Trắc địa A- K48
11
Đồ án tốt nghiệp Trờng Đại học Mỏ - Địa chất

2
h
m
=
)K1(2
m.K
2
s
+
(1.17)

yn
2
là trọng số đảo độ cao điểm yếu của từng bậc lới xác định đợc
bằng phơng pháp chặt chẽ gián tiếp.
1.3.3. Đo đạc lới.
Trong mỗi chu kỳ phải đo đồng thời 2 bậc lới bảo đảm các điều kiện:
Cùng loại máy, cùng sơ đồ đo, cùng ngời đo, cùng độ chính xác.
- Trớc mỗi chu kỳ đo cần phải kiểm nghiệm các điều kiện hình học của
máy và mia.
1.3.4. Xử lý số liệu quan trắc.
Nội dung của việc việc sử lý số liệu quan trắc bao gồm
+ Bình sai và đánh giá độ ổn định của các mốc lới cơ sở.
+ Bình sai và xác định độ cao của các điểm cơ sở.
+ Tính toán các thông số độ lún của công trình bao gồm:
- Lún tuyệt đối của các điểm;
S
J
= h
J
- h
J-1
: Lún giữa 2 chu ký liên tiếp. (1.20)
S
J
= h
J
- h
0
: Lún so với chu kỳ đầu (1.21)
- Lún trung bình của công trình.

SV: Cao Thế Hải Lớp: Trắc địa A- K48
13
S
M
1
M
2
M
7
-10.7
-11.8
-12.6
-15.2
-18.8
-22.9
-20.4
-17.3
-14.2
-13.8
-10.5
-8.8
-5.6
-8.2
-9.8
-12.3
-14.1
-17.6
Đồ án tốt nghiệp Trờng Đại học Mỏ - Địa chất
cao cần thành lập một mạng lới liên kết các mốc trong một hệ thống nhất. Nh
vậy mạng lới độ cao quan trắc lún công trình có cấu trúc là một hệ với ít nhất

nền xung quanh khu vực đối tợng quan trắc, mốc cơ sở dùng trong đo lún có thể
đợc thiết kế theo một trong ba loại mốc: mốc chôn sâu, mốc chôn nông, mốc
gắn tờng hoặc gắn nền. Xây dựng hệ thống mốc cơ sở có đủ độ ổn định cần
thiết trong quan trắc độ lún là công việc phức tạp, có ý nghĩa quyết định chất l-
ợng và độ tin cậy của kết quả cuối cùng.
-Mốc chôn sâu
Mốc chôn sâu có thể đặt gần đối tợng quan trắc, nhng đáy mốc phải đạt đợc
độ sâu ở dới giới hạn lún của lớp đất nền công trình, tốt nhất là đến tầng đá gốc, tuy
vậy trong nhiều trờng hợp thực tế có thể đặt mốc đến tầng đất cứng là đạt yêu cầu.
Điều kiện bắt buộc đối với mốc chôn sâu là phải có độ ổn định trong suốt quá trình
quan trắc. Để đảm bảo yêu cầu trên cần có biện pháp tính số hiệu chỉnh giãn nở lõi
mốc do thay đổi nhiệt độ, nếu lõi mốc đợc căng bằng lực kéo thì phải tính cả đến
số hiệu chỉnh do độ đàn hồi của mốc.
+Mốc chôn sâu lõi đơn
AA
1 - ống bảo vệ
2 - Tầng đất cứng
3 - Đệm xốp
4 - Nắp bảo vệ
5 - Đầu mốc hình chỏm cầu
6 - Nắp bảo vệ đầu mốc
7 - Hố bảo vệ
7
5
6
3
1
4
2
Hình 2.1:Kết cấu mốc chôn sâu lõi đơn

thân mốc. Cơ chế hoạt động của mốc chôn sâu lõi kép nh sau:
Khi nhiệt độ trung bình trong thân mốc là t, chênh lệch nhiệt độ của thân
mốc so với nhiệt độ ở thời điểm chu kỳ đầu là t, dẫn đến độ giãn nở của 2 lõi
chính và phụ là:
L
c
= L
c
.t.
c
(2.2)
L
p
= L
p
.t.
p
Hiệu số giãn nở giữa lõi phụ và lõi chính đợc tính theo công thức:

)(t.LLL
CPCP
==
(2.3)
Từ đó tính đợc hiệu nhiệt độ t ở thời điểm đo:

t =
)(

cp
L


(2.6)
4
8 - Lõi phụ
7 - Hố bảo vệ
6 - Nắp bảo vệ đầu mốc
5 - Đầu mốc hình chỏm cầu
4 - Nắp bảo vệ
3 - Đệm xốp
2 - Tầng đất cứng
1 - ống bảo vệ
7
5
3
2
6
1
8
Hình 2.2: Kết cấu mốc chôn sâu lõi Kép
Có thể gia công sao cho chiều dài lõi chính và phụ bằng nhau (L
c
=L
p
=L), khi
đó hiệu độ giãn nở giữa 2 lõi chính và phụ đợc xác định trực tiếp tại thời điểm
quan trắc, bằng cách đo chênh cao giữa 2 đầu mốc của các lõi.
Mốc chôn sâu có độ ổn định cao, có thể đặt ở gần công trình, tuy nhiên
thi công loại mốc này tơng đối phức tạp và đòi hỏi nhiều chi phí.
*Mốc chôn nông và mốc gắn tờng
Trong trờng hợp đo lún với yêu cầu độ chính xác tơng đơng với đo cao

7 - Hố bảo vệ mốc
8 - Lớp bê tông lót
6 - Nắp bảo vệ đầu mốc
Hình 2.3: Mốc chôn nông dạng ống
*Hình thức lới
Để có điều kiện kiểm tra và nâng cao độ tin cậy của lới khống chế thì đối với
mỗi công trình quan trắc cần xây dựng không dới 3 mốc khống chế độ cao cơ sở. Hệ
thống mốc cơ sở có thể đợc phân bố thành từng cụm, các mốc trong cụm cách nhau
khoảng 15ữ50m để có thể đo nối đợc từ một trạm đo.
n
5
n
4
n
6
n
8
n
7
n
2
n
3
n
1
R
p6
R
p5
R