Page 1

Ch¬ng 4 C«ng nghÖ quan tr¾c §Þa Kü ThuËt

I. Kh¸i qu¸t chung 1.1. Kh¸i niÖm vÒ quan tr¾c ®Þa kü thuËt Quan tr¾c ®Þa kü thuËt (Geotechnical Instrumentation and Monitoring) bao gåm toµn bé c¸c c«ng viÖc l¾p ®Æt, ®o ®¹c lÊy sè liÖu, xö lý gi¶i thÝch c¸c sè liÖu ®o nh»m ph¸t hiÖn vµ theo dâi c¸c øng xö cña m«i trêng ®Þa chÊt vµ c«ng tr×nh x©y dùng theo thêi gian trong qu¸ tr×nh t¬ng t¸c cña chóng víi nhau. §iÓm næi bËt vµ kh¸c biÖt cña c«ng t¸c quan tr¾c ®Þa kü thuËt so víi c¸c ®o ®¹c vµ quan tr¾c kh¸c lµ c¸c th«ng sè ®o ®îc kh«ng ph¶i lµ th«ng sè tÜnh ®Æc trng cho mét ®èi tîng nµo ®ã mµ ph¶i lµ th«ng sè ®éng lu«n biÕn ®æi ®Æc trng cho mét qu¸ tr×nh, mét hiÖn tîng x¶y ra theo thêi gian víi sù tham gia cña nhiÒu ®èi tîng t¬ng t¸c víi nhau trong mét hÖ thèng nhÊt. Th«ng sè thu ®îc lµ biÓu hiÖn cô thÓ vÒ tr¹ng th¸i cña mét hÖ thèng ®a cÊu tö, ®a thµnh phÇn t¹i mét thêi ®iÓm x¸c ®Þnh trong qu¸ tr×nh vËn ®éng cña hÖ ®ã. Ph¬ng ¸n quan tr¾c ®Þa kü thuËt lµ v¨n b¶n tr×nh bµy c¸c c¬ së khoa häc-kü thuËt cho mét kÕ ho¹ch quan tr¾c ®Þa kü thuËt vµ b¶n th©n néi dung cña kÕ ho¹ch quan tr¾c ®ã (C¸c th«ng sè cÇn ®o, thiÕt bÞ ®o, vÞ trÝ l¾p ®Æt, thêi gian ®o, xö lý khai th¸c sè liÖu, chi phÝ.). Thµnh phÇn cña mét quan tr¾c ®Þa kü thuËt bao giê còng ph¶i bao gåm hai phÇn chÝnh lµ quan tr¾c trªn c«ng tr×nh vµ quan tr¾c m«i trêng ®Þa chÊt trong nh÷ng kho¶ng thêi gian hîp lý trong qu¸ tr×nh t¬ng t¸c gi÷a hai thµnh phÇn nµy. Quan tr¾c ®Þa kü thuËt phôc vô x©y dùng c«ng tr×nh ngÇm lµ mét c«ng t¸c ®Æc biÖt phøc t¹p, cÇn thiÕt sù phèi hîp chÆt chÏ cña ngêi thiÕt kÕ, ngêi lµm ®Þa chÊt c«ng tr×nh vµ nh÷ng ngêi am hiÓu c¸c thiÕt bÞ ®o ®¹c. VÊn ®Ò xö lý, gi¶i thÝch vµ sö dông c¸c sè liÖu ®o ®¹c lµ mét trong c¸c vÊn ®Ò then chèt nh»m ph¸t hiÖn c¸c øng xö vµ sù biÕn ®æi tr¹ng th¸i cña hÖ nghiªn cøu vµ kÞp thêi rót ra c¸c quyÕt ®Þnh kü thuËt cña ngêi qu¶n lý, can thiÖp trùc tiÕp vµo hÖ ®Ó hÖ biÕn ®æi theo híng cã lîi cho toµn hÖ. 124


1.2. Môc ®Ých cña c«ng t¸c quan tr¾c §KT phôc vô x©y dùng CTN Kü thuËt quan tr¾c §KT theo dâi vµ ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh x©y dùng CTN ®· ph¸t triÓn m¹nh trong h¬n chôc n¨m qua vµ hiÖu qu¶ cña chóng ®îc ®¸nh gi¸ lµ rÊt lín kh«ng chØ cho b¶n th©n c«ng tr×nh ®ang thùc hiÖn quan tr¾c mµ cßn cho c¸c c«ng tr×nh kh¸c sÏ ®îc thi c«ng sau ®ã. Ngµy nay, c«ng t¸c quan tr¾c ®Þa kü thuËt lµ mét phÇn kh«ng thÓ t¸ch rêi, kh«ng thÓ thiÕu trong qu¸ tr×nh thi c«ng vµ khai th¸c sö dông c«ng tr×nh, ®Æc biÖt ®èi víi c«ng tr×nh ngÇm . Nh÷ng môc ®Ých chñ yÕu cña c«ng t¸c nµy lµ: -Quan s¸t b¶n chÊt øng xö cña ®Êt vµ níc ngÇm trong qu¸ tr×nh thi c«ng vµ khai th¸c ®Ó kh¼ng ®Þnh c¸c gi¶ thiÕt cña thiÕt kÕ. -Kh¼ng ®Þnh tÝnh hîp lý cña qu¸ tr×nh thi c«ng, khai th¸c. -Cung cÊp c¸c d÷ liÖu kh¼ng ®Þnh hiÖu qu¶ vµ møc ®é an toµn cña c«ng nghÖ thi c«ng, c¶nh b¸o sím c¸c qu¸ tr×nh bÊt lîi cã thÓ x¶y ra khi thi c«ng vµ khai th¸c. -Cung cÊp c¸c d÷ liÖu lµm s¸ng tá nguyªn nh©n c¸c qu¸ tr×nh bÊt lîi vµ ®Ò xuÊt c¸c biÖn ph¸p phßng tr¸nh, cøu ch÷a chóng. -Kh¼ng ®Þnh møc ®é an toµn cña m«i trêng xung quanh vµ c«ng tr×nh l©n cËn khi thi c«ng vµ khai th¸c CTN. -Cung cÊp c¸c d÷ liÖu c¬ së ®Ó thiÕt kÕ, thi c«ng hiÖu qu¶ h¬n, an toµn h¬n cho c¸c dù ¸n CTN t¬ng lai trong c¸c ®iÒu kiÖn t¬ng tù. -Cung cÊp c¸c d÷ liÖu c¬ së cho viÖc lËp kÕ ho¹ch ph¸t triÓn tiÕp theo cña dù ¸n vµ ph¬ng híng ®iÒu tra kh¶o s¸t, nghiªn cøu tiÕp tôc. 1.3. Nguyªn t¾c chung thùc hiÖn c«ng t¸c quan tr¾c ®Þa kü thuËt • C«ng tr×nh ngÇm lµ mét d¹ng c«ng tr×nh ®Æc biÖt, trong ®ã m«i trêng ®Þa chÊt vµ c«ng tr×nh x©y dùng quan hÖ chÆt chÏ víi nhau vµ t¸c ®éng t¬ng hç trùc tiÕp. Mçi biÕn ®éng cña m«i trêng ®Þa chÊt ®Òu t¸c ®éng ngay, trùc tiÕp ®Õn c«ng tr×nh vµ ngîc l¹i mçi øng xö cña c«ng tr×nh ®Òu thÓ hiÖn ngay trªn m«i trêng ®Þa chÊt. Quan tr¾c ®Þa kü thuËt bao gåm c«ng t¸c l¾p ®Æt thiÕt bÞ ®o, c«ng t¸c lÊy sè ®o t¹i hiÖn trêng vµ c«ng t¸c xö lý, gi¶i ®o¸n c¸c s«d liÖu thu thËp ®îc. C«ng t¸c quan tr¾c §KT lµ mét c«ng viÖc mang tÝnh ®Æc thï, kh¸c nhau ë c¸c 125


c«ng tr×nh cô thÓ kh¸c nhau tuú theo ®Æc ®iÓm c«ng tr×nh x©y dùng vµ m«i trêng ®Þa chÊt còng nh yªu cÇu kü thuËt sö dông khai th¸c c«ng tr×nh. Tuy nhiªn còng tån t¹i mét sè nguyªn t¾c chung nh»m n¨ng cao tÝnh hiÖu qu¶ kinh tÕ cña c«ng t¸c nµy. Nh÷ng nguyªn t¾c c¬ b¶n trong thùc hiÖn mét quan tr¾c ®Þa kü thuËt phôc vô x©y dùng ngÇm lµ: -Ph¬ng ¸n quan tr¾c ®Þa §KT ph¶i ®îc x¸c ®Þnh tríc khi khëi c«ng c«ng tr×nh; -Ph¬ng ¸n quan tr¾c §KT ph¶i ®îc thµnh lËp trªn cë së hoµn thiÖn c¸c dù b¸o vÒ c¸c hiÖn tîng kü thuËt x¶y ra do t¬ng t¸c gi÷a c«ng tr×nh vµ m«i trêng ®Þa chÊt; -C¸c th«ng sè ®o ®¹c trong ph¬ng ¸n ph¶i ®Æc trng ®îc cho c¸c hiÖn tîng vµ qu¸ tr×nh dù b¸o sÏ x¶y ra; -C¸c thiÕt bÞ, dông cô ®o ph¶i cã thêi gian ho¹t ®éng trong suèt thêi gian c¸c hiÖn tîng vµ qu¸ tr×nh x¶y ra hoÆc ®i vµo æn ®Þnh; -Mçi thiÕt bÞ, dông cô sö dông ®Òu ph¶i cã c¸c tµi liÖu híng dÉn ph¬ng ph¸p l¾p ®Æt, lÊy vµ hiÖu chØnh sè liÖu vµ ph¶i tuyÖt ®èi tu©n thñ chóng ; -Thêi gian quan tr¾c vµ ®o ®¹c ph¶i ®îc v¹ch ra hîp lý trong sù t¬ng quan gi÷a c¸c th«ng sè ®o sao cho sö dông tèi ®a chóng phôc vô dù b¸o chiÒu h íng ph¸t sinh vµ ph¸t triÓn c¸c hiÖn tîng vµ qu¸ tr×nh ®Þa kü thuËt cã thÓ x¶y ra; -Xö lý, gi¶i thÝch kÕt qu¶ ®o ®¹c quan tr¾c ph¶i kÞp thêi vµ ph¶i ®îc so s¸nh víi c¸c kÕt qu¶ tÝnh to¸n dù b¸o ®· cã nh»m môc ®Ých kh«ng chØ ®iÒu chØnh qu¸ tr×nh thi c«ng mµ cßn ngay c¶ qu¸ tr×nh quan tr¾c. • Hai th«ng sè c¬ b¶n cÇn thiÕt cho bÊt cø mét phÐp quan tr¾c nµo lµ gi¸ trÞ tuyÖt ®èi vµ tèc ®é biÕn ®æi cña chóng theo nh÷ng kho¶ng thêi gian nhÊt ®Þnh. Tån t¹i mét gi¸ trÞ cho phÐp cña hai th«ng sè nµy, tøc lµ ngìng, nÕu c¸c gi¸ trÞ ®o ®¹c quan tr¾c vît qu¸ nã, hiÖn tîng ®ang quan tr¾c sÏ g©y c¸c t¸c ®éng xÊu ®Õn c«ng t¸c thi c«ng vµ cÇn thiÕt c¸c biÖn ph¸p ®iÒu chØnh (cho tr×nh tù thi c«ng, c«ng nghÖ thi c«ng vµ ®«i khi c¶ thiÕt kÕ). C¸c trÞ sè cho phÐp nµy cÇn thiÕt x¸c ®Þnh tríc vµ tr×nh bµy trong ph¬ng ¸n quan tr¾c. Tuú theo ®Æc ®iÓm thùc tÕ cña

126


mçi c«ng tr×nh cô thÓ, trÞ sè cho phÐp nµy cã thÓ kh¸c nhau, nhng ®îc x¸c ®Þnh theo nh÷ng nguyªn t¾c : -Tu©n thñ c¸c quy ®Þnh trong c¸c quy tr×nh quy ph¹m hiÖn hµnh; -Tu©n thñ c¸c gi¶ thiÕt tÝnh to¸n thiÕt kÕ; -§¸p øng c¸c yªu cÇu vÒ b¶o vÖ m«i trêng vµ an toµn cho c¸c c«ng tr×nh l©n cËn; -Môc tiªu cuèi cïng lµ an toµn tæng thÓ cho c«ng t¸c thi c«ng, ®¶m b¶o c¸c tiªu chÝ kinh tÕ-kü thuËt cña h¹ng môc c«ng tr×nh x©y dùng. II. Quan tr¾c ®Þa kü thuËt phôc vô x©y dùng c¸c hè ®µo s©u 2.1. C¸c vÊn ®Ò kü thuËt cÇn ®Æt ra khi x©y dùng c¸c hè ®µo s©u Thi c«ng c¸c hè ®µo s©u, ®Æc biÖt trong ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt phøc t¹p vµ khu vùc ®«ng d©n c víi mËt ®é x©y dùng cao thêng ph¶i gi¶i quyÕt nhiÒu c¸c vÊn ®Ò kü thuËt mµ nÕu kh«ng xö lý hîp lý chóng sÏ dÉn tíi c¸c sù cè kh«ng chØ cho b¶n th©n c«ng tr×nh mµ cßn cho m«i trêng vµ c«ng tr×nh l©n cËn. Do vËy, khi thiÕt kÕ, ngêi thiÕt kÕ ph¶i dù b¸o quy m« vµ tÝnh chÊt cña tÊt c¶ c¸c vÊn ®Ò kü thuËt cã thÓ x¶y ra trong c«ng tr×nh cô thÓ sÏ thi c«ng vµ thiÕt kÕ c¸c biÖn ph¸p phßng chèng. Tuy nhiªn, dù b¸o kh«ng ph¶i bao giê còng s¸t víi thùc tÕ vµ ®«i khi cßn kh¸c rÊt xa do nhÒu nguyªn nh©n kh¸ch quan vµ chñ quan. Do vËy, c«ng t¸c quan tr¾c lµ thùc sù cÇn thiÕt. Trong thi c«ng mét hè ®µo s©u, c¸c vÊn ®Ò kü thuËt sau ®©y thêng x¶y ra vµ cÇn thiÕt c¸c tÝnh to¸n dù b¸o còng nh c¸c ®o ®¹c quan tr¾c nh»m kh¼ng ®Þnh chóng. §èi víi mét hè ®µo th«ng thêng kh«ng cÇn bÊt cø mét biÖn ph¸p chèng ®ì nµo th× vÊn ®Ò kü thuËt ë ®©y thuÇn tuý lµ c¸c vÊn ®Ò ®Þa kü thuËt, cßn ®èi víi c¸c hè ®µo cÇn thiÕt c¸c biÖn ph¸p chèng ®ì ®Ó thi c«ng an toµn th× c¸c vÊn ®Ò kü thuËt, ngoµi c¸c vÊn ®Ò ®Þa kü thuËt, cßn bao gåm c¸c vÊn ®Ò thuéc kÕt cÊu hÖ thèng chèng ®ì. • C¸c vÊn ®Ò thuéc ®Þa kü thuËt, bao gåm: -HiÖn tîng h¹ mùc thuû ¸p cña níc díi ®Êt Khi ®µo c¸c hè ®µo trong ®Êt chøa níc, níc sÏ ch¶y tËp trung vµo hè mãng vµ t¹o nªn phÔu h¹ thÊp mùc níc xung quanh hè mãng. §Êt trong ph¹m vi phÔu h¹ thÊp sÏ mÊt ®Èy næi, t¨ng khèi lîng thÓ tÝch vµ bÞ lón díi träng lîng b¶n th©n. §èi 127


víi c¸c hè ®µo trong ®Êt kh«ng chøa níc nhng cã mÆt níc cã ¸p díi ®¸y vµ cÇn thiÕt ph¶i ¸p dông c¸c biÖn ph¸p gi¶m ¸p lùc níc cònh x¶y ra phÔu h¹ thuû ¸p vµ hËu qu¶ t¬ng tù nh trªn. VÊn ®Ò lµ ë chç sao cho thi c«ng hè ®µo mµ kh«ng thay ®æi ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt thuû v¨n cña khu vùc. CÇn thiÕt c¸c dù b¸o vµ ®o ®¹c kiÓm chøng. -HiÖn tîng mÊt æn ®Þnh thµnh hè ®µo Thµnh hè ®µo cã thÓ bÞ mÊt æn ®Þnh côc bé hoÆc tæng thÓ do ®Êt bÞ mÊt tr¹ng th¸i c©n b»ng. Khi ®µo hè ®µo, thµnh phÇn øng suÊt theo ph¬ng ngang bÞ triÖt tiªu vµ sÏ xuÊt hiÖn c¸c mÆt trît ®Èy ®Êt vµo phÝa trong lßng hè ®µo. Khi bÞ mÊt æn ®Þnh tæng thÓ, ®Êt bÞ ®Èy vµo hè ®µo theo mét mÆt trît víi mét cung trît thêng ®i qua ®¸y hè ®µo g©y hiÖn tîng trît s©u. HiÖn tîng nµy thêng x¶y ra trong khu vùc ®« thÞ víi sù cã mÆt c¸c c«ng tr×nh ngay trªn mÆt liÒn kÒ víi hè ®µo v× thµnh phÇn øng suÊt t¸c ®éng theo ph¬ng ngang sÏ t¨ng lªn. MÊt æn ®Þnh thµnh hè ®µo còng lµ mét yÕu tè g©y lón mÆt ®Êt xung quanh hè ®µo. CÇn thiÕt c¸c dù b¸o vÒ sù chuyÓn dÞch ngang cña ®Êt xung quanh hè ®µo vµ c¸c ®o ®¹c kiÓm chøng. -HiÖn tîng lón bÒ mÆt ®Êt xung quanh chu vi hè ®µo §©y lµ hiÖn tîng phæ biÕn vµ ®é lón nµy phô thuéc vµo nhiÒu yÕu tè nh kÝch thíc hè ®µo, ®Æc ®iÓm ®Þa chÊt, ®Þa chÊt thuû v¨n khu vùc hè ®µo, ph¬ng ph¸p thi c«ng,..HiÖn tîng lón bÒ mÆt ®Êt xung quanh hè ®µo tÊt yÕu sÏ g©y c¸c h háng cho c¸c c«ng tr×nh x©y dùng hiÖn h÷u trªn khu vùc ¶nh hëng lón vµ hiÖn tîng nµy kh«ng thÓ tr¸nh khái cho dï ®· thùc thi c¸c biÖn ph¸p chèng ®ì cÈn träng. Do vËy, cÇn thiÕt dù b¸o ®é lón cã thÓ x¶y ra cho mÆt ®Êt quanh hè ®µo vµ c¶ c¸c c«ng tr×nh x©y dùng trªn khu vùc ®ã còng nh cÇn c¸c quan tr¾c qu¸ tr×nh lón bÒ mÆt, c¸c c«ng tr×nh l©n cËn vµ còng ph¶i thùc thi c¸c quan tr¾c liªn quan ®Õn qu¸ tr×nh nµy. -HiÖn tîng n©ng, h¹ ®¸y hè ®µo §¸y hè ®µo cã xu híng bÞ n©ng lªn do ®Êt díi ®¸y ®îc gi¶m t¶i. §é lín tråi nµy phô thuéc vµo lo¹i vµ tÝnh chÊt cña ®Êt díi ®¸y hè ®µo vµ ®Æc ®iÓm ®Þa chÊt thuû v¨n khu vùc ®µo hè. Víi ®Êt dÝnh vµ c¶ khi n»m díi mùc thuû ¸p, ®é lín në tråi ®¸y mãng lµ ®¸ng kÓ vµ kÐo dµi sÏ dÉn tíi lón thªm cho c«ng tr×nh x©y dùng do 128


®Êt díi ®¸y mãng sÏ bÞ nÐn l¹i díi t¸c dông cña t¶i träng c«ng tr×nh. Víi ®Êt rêi, hiÖn tîng x¶y ra t¬ng tù nhng víi ®é lín nhá h¬n, thêi gian ng¾n h¬n. §Æc biÖt, nÕu cÇn thiÕt h¹ thÊp mùc níc ngÇm (hoÆc mùc thuû ¸p) xuèng díi ®¸y hè mãng phôc vô thi c«ng, nÒn ®¸y hè ®µo cã thÓ bÞ h¹ thÊp do ¸p lùc h÷u hiÖu t¨ng. CÇn thiÕt c¸c dù b¸o vµ ®o ®¹c quan tr¾c hiÖn tîng nµy ®Î thi c«ng thµnh c«ng theo nh thiÕt kÕ. -HiÖn tîng h háng nhµ vµ c«ng tr×nh l©n cËn hè ®µo Nhµ vµ c¸c c«ng tr×nh x©y dùng trªn mÆt ®Êt còng nh c¸c c«ng tr×nh ngÇm kh¸c trong ph¹m vi ¶nh hëng cña c¸c hiÖn tîng ®Þa kü thuËt nªu trªn sÏ bÞ lón vµ lón kh«ng ®Òu cã thÓ dÉn tíi h háng lµm gi¶m c«ng n¨ng sö dông cña chóng. Do vËy, cÇn thiÕt ®¸nh gi¸ hiÖn tîng nµy vµ cã c¸c ®o ®¹c quan tr¾c kiÓm chøng. • C¸c vÊn ®Ò liªn quan ®Õn kÕt cÊu cña hÖ thèng chèng ®ì §èi víi mét hè ®µo cÇn thiÕt c¸c biÖn ph¸p chèng ®ì ®Ó thi c«ng an toµn th× c¸c vÊn ®Ò kü thuËt, ngoµi c¸c vÊn ®Ò, hiÖn tîng ®Þa kü thuËt nªu trªn cßn ph¶i kÓ ®Õn c¸c vÊn ®Ì liªn quan ®Õn ®é æn ®Þnh cña hÖ thèng chèng ®ì v× hÖ thèng nµy quyÕt ®Þnh sù ph¸t sinh vµ ph¸t triÓn c¸c vÊn ®Ò ®Þa kü thuËt. C¸c vÊn ®Ò liªn quan ®Õn kÕt cÊu cña hÖ thèng chèng ®ì bao gåm sù chuyÓn vÞ ngang vµ lón cña têng cõ, tr¹ng th¸i øng suÊt vµ biÕn d¹ng cña hÖ thanh chèng (ngang hoÆc xiªn) vµ tÝnh thÊm cña têng cõ. TÊt c¶ c¸c vÊn ®Ò trªn ®Òu ph¶i ®îc tÝnh to¸n phôc vô thiÕt kÕ hÖ chèng ®ì còng nh cÇn ®o ®¹c kiÓm chøng c¸c dù b¸o thiÕt kÕ. 2.2. C¸c d¹ng quan tr¾c chñ yÕu C¸c d¹ng quan tr¾c chñ yÕu trong qu¸ tr×nh thi c«ng hè ®µo cã thÓ ph©n biÖt thµnh ba lo¹i: quan tr¾c øng xö cña m«i trêng ®Þa chÊt, quan tr¾c øng xö cña hÖ kÕt cÊu chèng ®ì vµ quan tr¾c øng xö cña nhµ c«ng tr×nh l©n cËn. S¬ ®å ph©n bè c¸c ®iÓm quan tr¾c vÝ dô nh ë h×nh H4-1

129


H×nh H4-1 S¬ ®å ph©n bè c¸c h¹ng môc quan tr¾c cho hè ®µo • Quan tr¾c øng xö cña m«i trêng ®Þa chÊt, bao gåm: -§o lón bÒ mÆt ®Êt: §o lón bÒ mÆt ®Êt b»ng ph¬ng ph¸p tr¨c ®Þa th«ng thêng. C¸c mèc ®o nªn bè trÝ theo c¸c tuyÕn vu«ng gãc víi thµnh hè ®µo trong ph¹m vi 3-4 lÇn ®é s©u lín nhÊt cña hè ®µo kÓ tõ mÐp hè, tha dÇn khi cµng xa hè ®µo. C«ng t¸c ®o lón thêng ®îc b¾t ®Çu tríc khi ®µo hè vµ tiÕp tôc trong qu¸ tr×nh ®µo theo c¸c chu kú tuú theo tiÕn ®é ®µo . Khi cã c¸c bÊt thêng vÒ ®iÒu kiÖn thi c«ng, cã thÓ cã nh÷ng lÇn ®o ngoµi chu kú. C«ng t¸c chØnh lý sè liÖu ®o lón ph¶i thùc hiÖn ngay sau khi ®o vµ cung cÊp kÞp thêi cho Chñ ®Çu t, ThiÕt kÕ ®Î ra nh÷ng quyÕt ®Þnh cÇn thiÕt liªn quan ®Õn tiÕn ®é thi c«ng, söa ®æi bæ sung c¸c biÖn ph¸p thi c«ng hoÆc thiÕt kÕ,..H×nh H4-2 cho vÝ dô tÝnh to¸n vµ thùc tÕ lón bÒ mÆt ®Êt t¹i c«ng tr×nh 108 TrÇn Hng §¹o, Hµ Néi.

130


H×nh H4-2 Lón mÆt ®Êt quanh hè ®µo t¹i 108 TrÇn Hng §¹o -§o chuyÓn vÞ ngang thµnh hè ®µo: ChuyÓn vÞ ngang thµnh hè ®µo ®îc ®o ®¹c vµ quan tr¾c theo chiÒu s©u trong suèt qu¸ tr×nh thi c«ng hè ®µo b»ng thiÕt bÞ ®îc gäi lµ m¸y ®o chuyÓn vÞ ngang hoÆc m¸y ®o nghiªng (Inclinometer, h×nh H4-3.

H×nh H4-3 §Çu ®o nghiªng vµ chuyÓn vÞ ngang cïng èng dÉn híng

131


M¸y ®o nghiªng lµm viÖc theo nguyªn lý cña con l¾c träng lùc lu«n b¶o toµn ph¬ng th¼ng ®øng. Khi ®Çu ®o cã chiÒu dµi L nghiªng lÖch khái ph¬ng th¼ng ®øng, con l¾c trong m¸y do cã xu híng b¶o toµn ph¬ng ®øng sÏ t¸c dông vµo bé phËn c¶m biÕn vµ x¸c ®Þnh ®îc gãc lÖch α vµ tõ ®ã tÝnh ®îc gi¸ trÞ chuyÓn vÞ ngang lµ Lsinα. C¸c èng ®o chuyÓn vÞ ngang ®îc l¾p ®Æt s¸t mÐp hè ®µo sao cho cã thÓ ®o ®îc chuyÓn vÞ theo híng th¼ng gãc víi thµnh hè trong kho¶ng chiÒu s©u s©u h¬n ®¸y hè ®µo mét kho¶ng vît qu¸ ph¹m vi ¶nh hëng cña thi c«ng. C¸c èng ®o nghiªng nªn ®îc bè trÝ t¹i c¸c ®iÓm cã nguy c¬ bÞ chuyÓn vÞ lín, ®îc dù b¸o dùa trªn ®iÒu kiÖn ®Êt nÒn, ®Æc ®iÓm thi c«ng vµ t¶i träng trªn mÆt hè ®µo. Còng nh c«ng t¸c ®o lón, ®o nghiªng ®îc l¾p ®Æt tríc khi thi c«ng hè ®µo vµ lÊy sè liÖu ngay tõ khi hè ®µo b¾t ®Çu. Chu kú ®o còng theo nguyªn t¸c nh ®o lón. Khi thÊy cã nguy c¬ trît s©u, ®iÓm ®o nghiªng ®îc bè trÝ theo tuyÕn c¾t ngang thÓ trît víi ®é s©u vît qu¸ bÒ mÆt trît dù b¸o. H×nh H4-4 cho vÝ dô gi¸ trÞ chuyÓn vÞ ngang cña ®Êt theo tÝnh to¸n dù b¸o vµ ®o thùc tÕ t¹i 108 TrÇn Hng §¹o, Hµ Néi.

132


H×nh H4-4 ChuyÓn vÞ ngang cña ®Êt t¹i 108 TrÇn Hng §¹o, Hµ Néi. -§o ®é tråi cña ®¸y hè mãng: Th«ng sè nµy thêng chØ ®îc chó ý trong mét sè trêng hîp nguy c¬ tråi lµ ®¸ng kÓ nh»m thùc thi c¸c biÖn ph¸p gi¶m thiÓu chóng vµ tiÕn ®é thi c«ng nhanh còng nh dù b¸o ®é lón thªm díi t¶i träng c«ng tr×nh. Quan tr¾c tiÕn hµnh theo ph¬ng ph¸p tr¾c ®Þa th«ng thêng. -§o mùc níc ngÇm hoÆc mùc thuû ¸p §©y lµ th«ng sè ®Æc biÖt quan träng lu«n ph¶i theo dâi quan tr¾c. Mùc níc ngÇm ®îc ®o khi ®µo trong tÇng ®Êt chøa níc b»ng c¸c hè khoan quan tr¾c mùc níc vµ mùc thuû ¸p ®îc ®o khi cã mÆt tÇng níc cã ¸p bªn díi ®¸y hè ®µo. C¸c hè khoan quan tr¾c mùc níc hoÆc mùc thuû ¸p ®îc bè trÝ sao cho ®¸nh gi¸ ®îc ®é lín vµ h×nh d¹ng cña phÔu h¹ thÊp, vÝ dô theo c¸c tuyÕn th¼ng gãc víi thµnh hè ®µo. Quan tr¾c ®Þnh kú theo qu¸ tr×nh thi c«ng vµ khi cÇn thiÕt sÏ ®îc quan tr¾c tiÕp tôc ngay c¶ trong qu¸ tr×nh khai th¸c sö dông. C¸c hè khoan quan tr¾c mùc níc (mùc thuû ¸p) ph¶i ®îc thiÕt kÕ vµ thi c«ng ®óng yªu cÇu ®Ó cã thêi gian hiÖu qu¶ nhanh nhÊt vµ ®o chÝnh x¸c c¸c th«ng sè cÇn ®o. Trong nhiÒu trêng hîp cã thÓ bè trÝ c¸c thiÕt bÞ ®o ¸p lùc níc lç rçng cïng víi c¸c hè khoan ®o mùc níc (mùc thuû ¸p). H×nh H4-5 cho h×nh ¶nh mét ®Çu ®o ¸p lùc níc lç rçng kiÓu d©y rung.

133


H×nh H4-5

§Çu ®o ¸p lùc níc lç rçng kiÓu d©y rung.

• Quan tr¾c øng xö cña hÖ thèng chèng ®ì, bao gåm: -§o chuyÓn vÞ cña têng v©y: ®o chuyÓn vÞ cña ®Ønh têng vµ ®o ®é nghiªng cña têng. ChuyÓn vÞ ngang ®Ønh têng lµ yªu cÇu b¾t buéc. Thêng bè trÝ c¸c ®iÓm ®o trªn ®Ønh têng c¸cch nhau 5-10m tuú theo h×nh d¹ng cña chu vi têng vµ ®o ®Þnh kú theo tiÕn ®é trong suèt qua tr×nh ®µo sao cho ph¸t hiÖn kÞp thêi c¸c chuyÓn vÞ bÊt lîi cho tiÕn tr×h thi c«ng. Ph¬ng ph¸p phæ biÕn, sÔ thùc hiÖn lµ tr¾c ®Þa th«ng thêng. Khi têng lµ cøng nh têng b»ng cäc, têng trong ®Êt, song song víi ®o chuyÓn vÞ ®Ønh, thêng quan tr¾c ®é nghiªng cña têng b»ng thiÕt bÞ ®o nghiªng hoÆc b»ng thiÕt bÞ tr¾c ®Þa ®o chuyÓn vÞ c¸c ®iÓm trªn mÆt bªn cña têng. H×nh H4-6 cho kÕt qu¶ tÝnh to¸n dù b¸o vµ tùc tÕ ®o ®¹c chuyÓn vÞ cña têng cõ t¹i c«ng tr×nh 27 L¸ng H¹, Hµ Néi vµ thÊy râ sù sai kh¸c gi÷a chóng lµ ®¸ng kÓ.

134


H×nh H4-6 ChuyÓn vÞ cña têng cõ t¹i c«ng tr×nh 27 L¸ng H¹, Hµ Néi -§o ¸p lùc ®Êt t¸c dông vµo têng ®Ó theo dâi sù biÕn ®æi cña ¸p lùc ®Êt t¸c dông têng trong qu¸ tr×nh thi c«ng vµ qua ®ã ®Þnh híng c¸c chuyÓn vÞ cña têng. Dông cô ®o thêng lµ c¸c hép ¸p lùc g¾n trùc tiÕp trªn mÆt sau têng. H×nh H4-7 vµ H4-8, cho vÝ dô ®o ¸p lùc ®Êt t¸c dông vµo têng b»ng thiÕt bÞ tÊm ¸p lùc.

135


. H×nh H4-7 L¾p ®Æt c¸c ®Çu ®o ¸p lùc ®Êt cho têng

136


H×nh H4-7 §Çu ®o ¸p lùc ®Êt cho têng -§o øng suÊt trong c¸c thanh chèng kiÓm tra kh¶ n¨ng chÞu lùc cña hÖ kÕt cÊu ch¾n gi÷. B»ng c¸c m¸y ®o biÕn d¹ng, bé c¶m øng øng suÊt ®Ó theo dâi tr¹ng th¸i øng suÊt biÕn d¹ng cña c¸c thanh neo, thanh chèng trong hÖ thèng chèng gi÷ nh»m x¸c ®Þnh kh¶ n¨ng chÞu lùc cña hÖ thèng nµy, tr¸nh sù ph¸ háng bÊt thêng kÕt cÊu ch¾n gi÷ dÉn tíi c¸c sù cè hè ®µo. • Quan tr¾c øng xö cña nhµ vµ c«ng tr×nh l©n cËn, bao gåm c¸c quan tr¾c theo dâi lón, nghiªng vµ c¸c h háng kÌm theo cña nhµ vµ c¸c c«ng tr×nh hiÖn h÷u liÒn kÒ víi hè ®µo ph©n bè ë trªn bÒ mÆt ®Êt còng nh díi mÆt ®Êt ®êng x¸, cèng vµ c¸c c«ng tr×nh ngÇm h¹ tÇng c¬ së kü thuËt. Tríc khi thi c«ng cÇn tµi liÖu ho¸ chi tiÕt hiÖn tr¹ng æn ®Þnh, h háng cña c¸c c«ng tr×nh nµy vµ ®Æt c¸c mèc theo dâi t¹i c¸c ®iÓm ®îc dù b¸o cã thÓ x¶y ra c¸c h háng trong qu¸ tr×nh thi c«ng. Quan tr¾c ®Þnh kú kh«ng chØ trong khi thi c«ng mµ c¶ trong thêi gian b¶o hµnh c«ng tr×nh. VÝ dô vÒ c«ng t¸c quan tr¾c ®Þa kü thuËt cho mét c«ng tr×nh cô thÓ tr×nh bµy trong h×nh H4-9. • Mét sè c¸c gi¸ trÞ cho phÐp liªn quan ®Õn c¸c h¹ng môc quan tr¾c cã thÓ tham kh¶o nh sau: -ChuyÓn vÞ tèi ®a cña ®Ønh têng cõ trong ®iÒu kiÖn xung quanh kh«ng cã mÆt c¸c c«ng tr×nh nh¹y lón cã thÓ tíi 8 cm víi tèc ®é chuyÓn dÞch kh«ng qu¸ 1 cm/ng®. §èi víi c¸c hè ®µo trong khu vùc ®«ng d©n c, mËt ®é x©y dùng cao, gi¸ trÞ 137


cho phÐp chØ trong kho¶ng 0.3-0.7 gi¸ trÞ dù b¸o cña thiÕt kÕ. VÝ dô, khi thi c«ng ®êng tÇu ®iÖn ngÇm ë Thîng H¶i, gi¸ trÞ nµy ph¶i nhá h¬n 2 cm.

H×nh H4-9 Quan tr¾c ®Þa kü thuËt t¹i 108 TrÇn Hng §¹o W1, W2...W12 Mèc quan tr¾c lón bÒ mÆt vµ c«ng tr×nh l©n cËn C1, C2,.....C4 Mèc quan tr¾c chuyÓn vÞ ®Ønh têng cõ I1,....!3 VÞ trÝ quan tr¾c chuyÓn vÞ ngang cña ®Êt sau têng cõ. -§èi víi c¸c hÖ ®êng èng ®Æt ngÇm, gi¸ trÞ lón vµ chuyÓn vÞ ngang tuú thuéc vµo c«ng n¨ng. §èi víi ®êng èng cÊp khÝ ®èt, yªu cÇu cao nhÊt, gi¸ trÞ lón vµ chuyÓn vÞ ngang kh«ng qu¸ 1 cm, tèc ®é kh«ng qu¸ 0.2 cm/ng®, víi c¸c lo¹i kh¸c yªu cÇu thÊp h¬n, nh ®êng èng cÊp níc, gi¸ trÞ nµy t¬ng øng lµ 3 cm vµ 0.5 cm/ng®. 138


-VÒ mùc níc ngÇm hoÆc mùc thuû ¸p, gi¸ trÞ h¹ mùc níc (thuû ¸p) kh«ng ®îc qu¸ 1m, tèc ®é h¹ kh«ng qu¸ 0.5 m/ng®. -§èi víi hÖ thèng chèng ®ì, øng suÊt vµ biÕn d¹ng trong c¸c thanh chèng, neo kh«ng ®îc vît qu¸ 80% gi¸ trÞ lín nhÊt cho phÐp theo thiÕt kÕ. II. Quan tr¾c ®Þa kü thuËt phôc vô x©y dùng c¸c tuyÕn ngÇm C¸c tuyÕn ngÇm cã thÓ lµ c¸c ®êng hÇm c¬ së h¹ tÇng kü thuËt ®a n¨ng (colect¬), c¸c tuyÕn èng níc th¶i, c¸c ®êng hÇm cho ngêi ®i bé, c¸c tuyÕn ngÇm giao th«ng. §èi víi c¸c d¹ng c«ng tr×nh nµy, quan tr¾c §KT còng phong phó vµ ®a d¹ng tuú thuéc vµo ®Æc ®iÓm m«i trêng ®Þa chÊt, c«ng nghÖ thi c«ng, khai th¸c vµ tÇm quan träng cña b¶n th©n c«ng tr×nh ®ã. HÖ thèng quan tr¾c §KT cho tuyÕn ngÇm bao gåm c¸c quan tr¾c biÕn d¹ng, tr¹ng th¸i øng suÊt khèi ®Êt xung quanh, cña b¶n th©n c«ng tr×nh vµ quan tr¾c lón bÒ mÆt ®Êt phÝa trªn c«ng tr×nh còng nh c¸c biÕn d¹ng cña c¸c c«ng tr×nh hiÖn cã l©n cËn. C¸c quan tr¾c §KT phôc vô x©y dùng c¸c tuyÕn ngÇm, ngoµi nh÷ng h¹ng môc t¬ng tù nh cho c¸c hè ®µo s©u vÒ øng xö cña m«i trêng ®Þa chÊt, vÒ øng xö cña nhµ vµ c«ng tr×nh l©n cËn, lµ quan tr¾c øng xö cña b¶n th©n c«ng tr×nh bao gåm c¬ b¶n nh sau: • Quan tr¾c chuyÓn vÞ, biÕn d¹ng ba chiÒu cña vá hÇm Quan tr¾c nµy thêng ®îc tiÕn hµnh ngay trong qu¸ tr×nh thi c«ng trªn c¸c phÇn cña hÇm ®· ®îc ®µo xong. Môc ®Ých cña quan tr¾c lµ theo dâi chuyÓn vÞ cña c¸c ®iÓm xung quanh tiÕt diÖn hÇm theo c¸c híng kh¸c nhau. KÕt qu¶ quan tr¾c cho thÊy ®Æc ®iÓm chuyÓn vÞ (chuyÓn vÞ tuyÖt ®èi, t¬ng ®èi, vect¬ chuûªn vÞ, híng cña c¸c vect¬..) chuyÓn vÞ theo thêi gian liªn quan víi ho¹t ®éng ®µo hÇm. Ph¬ng ph¸p sö dông thêng lµ ph¬ng ph¸p tr¾c ®Þa víi c¸c m¸y ®o phï hîp nh m¸y toµn ®¹c ®iÖn tö LEICA TC 1610, 2002, 1800 vµ TCM 1800,..M¸y thuû b×nh ®iÖn tö nh LEICA NA 2020, NA 3000. • Quan tr¾c biÕn d¹ng cña tiÕt diÖn hÇm. Môc ®Ých cña quan tr¾c nµy lµ theo dâi sù thay ®æi cña h×nh d¹ng tiÕt diÖn hÇm th«ng qua c¸c chuyÓn vÞ t¬ng ®èi cña c¸c ®iÓm neo ®Æt trªn nãc, bªn sên, ®¸y hÇm.. 139


KÕt qu¶ quan tr¾c cho ta h×nh ¶nh cña tiÕt diÖn ngang hÇm theo thêi gian vµ sù ph©n bè øng suÊt trong tiÕt diÖn hÇm. ThiÕt bÞ sö dùng cho môc ®Ých nµy lµ c¸c extensometer víi kho¶ng ®o 1-30m, ®é chÝnh x¸c 0.05 mm (h×nh H4-10). • Quan tr¾c øng suÊt quanh vá gia cêng cña hÇm Quan tr¾c nµy cho thÊy sù ph¸t triÓn cña øng suÊt vµ biÕn d¹ng cña vá gia cêng cña hÇm trong qu¸ tr×nh thi c«ng vµ sö dông.

H×nh H4-10 ThiÕy bÞ Extensometer ®¬n vµ ®a ®Çu ThiÕt bÞ ®îc ®Æt thµnh tõng cÆp theo híng tiÕp vµ ph¸p tuyÕn víi vá hÇm ngay trong qóa tr×nh bª t«ng gia cêng vá vµ theo qu¸ tr×nh ®o, h×nh ¶nh ph©n bè øng suÊt, biÕn d¹ng cña vá hÇm trong tiÕt diÖn hÇm theo thêi gian ®îc thÓ hiÖn. Qu¸ tr×nh ®o ®îc tiÕn hµnh suèt trong qu¸ tr×nh thi c«ng hÇm vµ c¶ trong qu¸ tr×nh khai 140


th¸c sö dông .ThiÕt bÞ sö dông thêng lµ c¸c buång ®o ¸p b»ng thÐp h×nh trßn hoÆc ch÷ nhËt kÝch thíc cì 150x250 , 70x140 mm, bÒ dµy 2,5 mm víi t¶i träng danh ®Þnh kho¶ng 50-100-200 bar (h×nh H4-11). • Quan tr¾c chuyÓn vÞ ngang ®Êt ®¸ quanh hÇm vµ c«ng tr×nh. Quan tr¾c nµy cho phÐp ®¸nh gi¸ c¸c chuyÓn vÞ ngang cña ®Êt ®¸ xung quanh hÇm vµ c«ng tr×nh trong qu¸ tr×nh ®µo hÇm, thi c«ng c«ng tr×nh còng nh qu¸ tr×nh khai th¸c sö dông. KÕt qu¶ ®o cho c¸c chuyÓn vÞ- thêi gian theo híng ®o theo chiÒu s©u t¹i c¸c vÞ trÝ kh¸c nhau so víi c«ng tr×nh. ThiÕt bÞ sö dông lµ c¸c Inclinometer, kho¶ng ®o 30 ®é, ®é ph©n gi¶i 0.01 mm/m, kho¶ng ®o 0.5m.

141


H×nh H4-11 Hép ®o ¸p vµ l¾p ®Æt quan tr¾c cho hÇm • Quan tr¾c lón bÒ mÆt ®Êt vµ c«ng tr×nh l©n cËn C¸c quan tr¾c nµy cho c¸c h×nh ¶nh lón trªn mÆt ®Êt vµ c¸c c«ng tr×nh hiÖn cã trong vïng ¶nh hëng cña sù cã mÆt cña c«ng tr×nh (theo däc theo tuyÕn c«ng tr×nh vµ theo c¸c tuyÕn ngang víi chóng). C¸c gi¸ trÞ lón theo ®é s©u kh¸c nhau so víi ®é s©u ph©n bè hÇm, c«ng tr×nh còng cã thÓ ®îc ®o ®¹c. Ph¬ng ph¸p ®o cã thÓ lµ tr¾c ®¹c hoÆc b»ng c¸c thiÕt bÞ chuyªn dông. C¸c ®iÓm ®o thêng bè trÝ theo c¸c tuyÕn ngang vu«ng gãc víi tuyÕn c«ng tr×nh. BÒ réng tuyÕn ngang phô thuéc vµo ®é s©u ph©n bè c«ng tr×nh, vµo ®êng kÝnh vµ bÒ réng c«ng tr×nh. Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c tuyÕn còng tuú thuéc vµo môc ®Ých vµ tÇm quan träng cña c¸c c«ng tr×nh ph©n bè trªn mÆt ®Êt trong ph¹m vi ¶nh hëng cña tuyÕn hÇm, c«ng tr×nh. H×nh H4-12 cho h×nh ¶nh hai lo¹i thiÕt bÞ ®o ®é lón theo chiÒu s©u.

142


H×nh H4-12 ThiÕt bÞ ®o lón s©u c¶m biÕn vµ tõ tÝnh • VÝ dô cô thÓ cho c«ng t¸c quan tr¾c ®Þa kü thuËt trong x©y dùng ngÇm lµ t¹i c«ng tr×nh ®êng hÇm H¶i V©n. T¹i ®©y, ®èi víi mçi tiÕt diÖn hÇm cÇn quan tr¾c, c¸c h¹ng môc quan tr¾c nh sau ®· ®îc tiÕn hµnh: -§o chuyÓn vÞ vµ biÕn d¹ng 3 chiÒu cña vá hÇm t¹i 5 ®iÓm ®o (L1-L5) b»ng ph¬ng ph¸p tr¾c ®¹c th«ng thêng; -§o chuyÓn vÞ cña ®Êt xung quanh hÇm b»ng extensometer nhiÒu ®Çu ë ba møc 2-4-6 m c¸ch bÒ mÆt vá hÇm, 5 ®iÓm ®o cho mçi tiÕt diÖn hÇm ; 143


-§o øng suÊt tiÕp xóc trªn vá hÇm b»ng hép ¸p lùc, 6 ®iÓm ®o cho mçi tiÕt diÖn. S¬ ®å ph©n bè c¸c h¹ng môc ®o nh trªn h×nh H4-13.

H×nh H4-13. c¸c h¹ng môc quan tr¾c cho hÇm H¶i V©n G Extensometer ®a ®Çu; SM TÇm ®o ¸p lùc; L Mèc ®o biÕn d¹ng vá 3 chiÒu VÒ thêi ®iÓm ®o ®¹c quan tr¾c, cã thÓ lÊy vÝ dô nh sau phô thuéc vµo tèc ®é chuyÓn vÞ vµ kho¶ng c¸ch tíi g¬ng ®µo, v× theo kinh nghiÖm, biÕn d¹ng nhiÒu nhÊt thêng x¶y ra trong ®o¹n n»m trong kho¶ng 2-3D (D lad ®êng kÝnh hÇm) kÓ tõ g¬ng ®µo.

B¶ng B4-1 Thêi gian quan tr¾c vµ ®o ®¹c (T¹i ®êng hÇm H¶i V©n, Nippon Koi vµ Louis Berger) 144


Kho¶ng thêi gian ®o

Tèc ®é chuyÓn

Kho¶ng c¸ch tõ g¬ng ®µo

1-2 lÇn ®o/ng® 1 lÇn ®o/ng® 1 lÇn ®o/2ng® 1 lÇn ®o/tuÇn

vÞ H¬n 10 mm/ng® 5-10 mm/ng® 1-5 mm/ng® Ýt h¬n

0-1D 1-2D 2-5D Lín h¬n 5D

1mm/ng® VÒ khèi lîng vµ h¹ng môc quan tr¾c cã thÓ lÊy vÝ dô tham kh¶o t¹i c«ng tr×nh x©y dùng hÇm Imaichi (1980) réng 33.5 m, cao 51 m vµ dµi 180 m nh sau: B¶ng B4-2 Quan tr¾c ®o ®¹c t¹i hÇm Imaichi H¹ng môc ®o ThiÕt bÞ ®o Khèi lîng ChuyÓn vÞ ®Êt quanh Extensometer, L1 20-30m 7 mÆt c¾t, 49 tuyÕn (L1) hÇm

(4-5 ®iÓm), L2 5m (3 vµ 31 tuyÕn (L2)

ChuyÓn vÞ vá hÇm

®iÓm) Tr¾c ®¹c

8 mÆt c¾t, 6 tuyÕn/mÆt

Buång ¸p lùc

c¾t 200 neo, 1 thÝ nghiÖm

§o øng suÊt neo

Lîng thÊm vµ ¸p lùc níc §Çu ®o ¸p lùc lç rçng TÝnh thÊm qua khíp nèi ThÝ nghiÖm thÊm Tèc ®é truyÒn sãng

cho 8-10 neo 5 hhè ®o 7 hè ®o 4 tuyÕn, 93 m dµi

chÊn ®éng §o øng suÊt bªt«ng phun

22 ®iÓm ®o

C¶m biÕn

145

QuanTracDKT  
Read more
Read more
Similar to
Popular now
Just for you