Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXDVN 351:2005 về quy trình kỹ thuật quan trắc chuyển

• Số hiệu: TCXDVN351:2005
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn XDVN
• Nơi ban hành: Bộ Xây dựng
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: 30/09/2005

Giá trị tính toán độ chuyển dịch ngang theo thiết kế	Giai đoạn  xây dựng		Giai đoạn sử dụng công trình
	Loại đất nền
	Đất cát	Đất sét	Đất cát	Đất sét
< 50	3	2	2	2
50 ¸ 100	5	3	3	3
100 ¸ 250	10	5	5	4
250 ¸ 500	12	10	10	5
> 500	15	15	15	10

Bảng 2 - Sai số trung phương cho phép quan trắc chuyển dịch ngang và các cấp đo

Đơn vị tính bằng mm

Cấp đo

Sai số  trung phương cho phép  quan trắc chuyển dịch ngang

1

1-5

2

5-10

3

...

...

...

Cấp 1: Quan trắc chuyển dịch ngang của nhà và công trình xây dựng trên nền đất cứng và nửa cứng (thời gian sử dụng trên 50 năm), các công trình quan trọng, các công trình có ý nghĩa đặc biệt.

Cấp 2: Quan trắc chuyển dịch ngang của nhà và công trình xây dựng trên nền cát, đất sét và trên nền đất có tính biến dạng cao, các công trình được đo để xác định nguyên nhân hư hỏng.

Cấp 3: Quan trắc chuyển dịch ngang của nhà và công trình xây dựng trên nền đất đắp, nền đất yếu và trên nền đất bùn chịu nén  kém.

4. Độ chính xác quan trắc chuyển dịch ngang và chu kỳ quan trắc

4.1. Độ chính xác quan trắc chuyển dịch ngang

4.1.1. Sai số quan trắc chuyển dịch ngang được xác định trên cơ sở Tiêu chuẩn và Quy phạm xây dựng các công trình dân dụng và công nghiệp. Sai số trung phương  cho phép quan trắc chuyển dịch ngang đối với từng loại nền nhà và công trình được nêu ở bảng 3.

Bảng 3 - Sai số trung phương cho phép quan trắc chuyển dịch ngang

đối với từng loại nền nhà và công trình

Đơn vị tính bằng mm

...

...

...

Sai số trung phương cho phép

Nhà và công trình xây dựng trên nền đá gốc và nửa đá gốc

1

Nhà và công trình xây dựng trên nền đất cát, đất sét và các loại đất chịu nén khác.

2

Các loại đập đất, đá chịu áp lực cao

5

Các loại công trình xây dựng trên nền đất đắp, đất bùn chịu nén kém

10

...

...

...

15

4.1.2. Đối với các công trình đặc biệt, công trình quan trọng đòi hỏi độ chính xác cao thì dựa vào đặc điểm, qui trình thi công và thời gian sử dụng công trình mà tiến hành lập phương án quan trắc chuyển dịch ngang cho từng công trình.

4.2. Chu kỳ quan trắc chuyển dịch

4.2.1. Thời gian thực hiện các chu kỳ quan trắc chuyển dịch được tiến hành dựa vào các yếu tố:

- Loại nhà và công trình;

- Loại nền đất xây dựng nhà và công trình;

- Đặc điểm áp lực ngang;

- Mức độ chuyển dịch ngang;

- Tiến độ thi công xây dựng công trình.

...

...

...

4.2.3. Trong thời gian sử dụng công trình, số lượng chu kỳ quan trắc được tiến hành từ 1 ¸ 2 chu kỳ trong một năm, vào những thời điểm mà điều kiện ngoại cảnh khác biệt nhất. Ngoài ra cần phải quan trắc bổ sung đối với các công trình có độ chuyển dịch ngang lớn, hoặc quan trắc bổ sung để tìm ra nguyên nhân gây nên sự cố công trình.

5. Chọn vị trí đặt mốc , cấu tạo mốc cơ sở và mốc kiểm tra

5.1. Chọn vị trí đặt mốc

5.1.1. Mốc cơ sở (mốc chuẩn) được đặt ngoài phạm vi chuyển dịch của công trình, tại những vị trí có điều kiện địa chất ổn định. Trong mỗi chu kỳ quan trắc phải kiểm tra độ ổn định của các mốc cơ sở. Nếu phát hiện thấy mốc cơ sở bị chuyển dịch thì cần tiến hành tính toán giá trị hiệu chỉnh vào kết quả đo của các mốc kiểm tra. Số lượng mốc cơ sở có thể là 2, 3, 4 hoặc nhiều hơn tuỳ thuộc vào phương pháp quan trắc và đối tượng công trình. Các mốc cơ sở được tạo thành một mạng lưới và việc đánh giá độ ổn định của chúng có thể tham khảo ở phụ lục C  và phụ lục G.

5.1.2. Mốc kiểm tra được đặt tại các vị trí đặc trưng trên công trình (nên đặt mốc ở gần cao độ nền công trình để giảm ảnh hưởng do nhiệt độ và độ nghiêng của công trình). Đối với nhà dân dụng thì các mốc kiểm tra thường được đặt theo chu vi của nhà. Khoảng cách giữa các mốc không quá 20m.  Tại những vị trí chịu áp lực ngang lớn thì khoảng cách giữa các mốc là 10m ¸ 15m.

Đối với các công trình công nghiệp, việc phân bố mốc phụ thuộc vào từng dạng móng. Nếu là móng băng liền khối thì bố trí mốc cách nhau 10m ¸15m . Nếu là móng cọc hoặc khối móng đơn thì trên mỗi khối móng bố trí không ít hơn 3 mốc.

5.2. Cấu  tạo mốc và bảng ngắm

5.2.1. Cấu tạo mốc cơ sở: Mốc cơ sở có 3 loại thường dùng là mốc nổi, mốc chìm và mốc có định tâm bắt buộc, cấu tạo của 3 loại mốc này được nêu ở phụ lục A. Các loại mốc này được đặt ở những nơi có điều kiện địa chất ổn định.

5.2.2. Cấu tạo mốc kiểm tra: Có 2 loại mốc kiểm tra thường dùng là mốc dặt trên nền và mốc gắn trên tường. Yêu cầu chung đối với 2 loại mốc này là khi một đầu mốc đã gắn vào công trình và cùng chuyển dịch vơí công trình thì đầu còn lại của mốc phải có cấu trúc thuận tiện cho việc đặt máy hoặc bảng ngắm. Cấu tạo các loại mốc kiểm tra được nêu ở phụ lục B.

...

...

...

                         (1)

Trong đó:

u" - giá trị góc nhìn giữa 2 dây chỉ kép của màng dây chữ thập của ống kính;

l  - khoảng cách từ máy đến bảng ngắm.

Chiều cao của vạch khắc được tính: h = 3b

Có 2 loại bảng ngắm là bảng ngắm cố định và bảng ngắm di động.

6. Quan trắc chuyển dịch ngang công trình bằng phương pháp hướng chuẩn

6.1. Hướng chuẩn

6.1.1. Hướng chuẩn thực chất là mặt phẳng thẳng đứng đi qua 2 điểm chuẩn cố định đã được chọn. Quan trắc chuyển dịch ngang theo phương pháp hướng chuẩn nghĩa là đo khoảng cách từ điểm kiểm tra đến mặt phẳng thẳng đứng đi qua 2 điểm chuẩn cố định được chọn nói trên, tại các thời điểm khác nhau.

...

...

...

Hình 1 - Sơ đồ vị trí mốc cơ sở và mốc kiểm tra chuyển dịch ngang

6.1.3. Tuỳ theo phương pháp thành lập, hướng chuẩn được chia làm 3 loại:

- Hướng chuẩn cơ học: Gồm 1 sợi dây mảnh căng qua 2 điểm cố định;

- Hướng chuẩn quang học: Tia ngắm nối điểm đặt máy và điểm đặt bảng ngắm, Phương pháp này có 2 cách đo độ lệch hướng là phương pháp đo góc nhỏ và phương pháp bảng ngắm di động.

- Hướng chuẩn laze: Tia laze chiếu từ điểm đặt máy đến điểm dựng tiêu.

6.1.4. Phương pháp đo góc nhỏ: Từ sơ đồ hình 1, đặt máy kinh vĩ tại điểm I. Đặt bảng ngắm tại điểm II và điểm kiểm tra i. Đo góc b_i và khoảng cách li. Độ lệch hướng của điểm i tính theo công thức:

yi= litgb_i                          (2)

Góc b_i rất nhỏ nên có thể viết:

...

...

...

Trong mỗi chu kỳ chỉ cần đo góc  b_i, còn khoảng cách li được đo 1 lần ở chu kỳ đầu tiên và được sử dụng lại cho tất cả các chu kỳ sau. Số vòng đo và sai số trung phương cho phép đo góc nhỏ được nêu ở bảng 4.

Bảng 4 - Số vòng đo và sai số trung phương cho phép đo góc nhỏ

Khoảng cách từ điểm đặt máy đến điểm ngắm

(m)

Sai số trung phương

cho phép đo góc nhỏ

(")

Số vòng đo đối với máy kinh vĩ

Bộ đo cực nhỏ quang học

...

...

...

thị kính

<100

2,0

3

2

200

1,0

6

4

...

...

...

0,5

12

6

Sai số trung phương của độ lệch hướng được tính theo công thức:

                    (4)

Vì góc b rất nhỏ nên số hạng thứ nhất của công thức (4) có thể bỏ qua, do đó:

                              (5)

6.1.5. Phương pháp bảng ngắm di động: Khi sử dụng phương pháp bảng ngắm di động, máy sẽ đặt tại điểm I, bảng ngắm cố định đặt tại điểm II tạo thành hướng chuẩn I-II. Đặt bảng ngắm di động tại điểm kiểm tra i. Dùng vít đo cực nhỏ có thước chia vạch của bảng ngắm di động điều chỉnh bảng ngắm sao cho tia ngắm đi qua trục đối xứng của vạch khắc ở bảng ngắm. Độ lệch hướng yi được xác định dựa vào số đọc trên thước của bảng ngắm và số đọc ban đầu của nó.

Cần phải tiến hành đo ngắm ở hai vị trí bàn độ của máy kinh vĩ để khử sai số 2c. Số đọc ban đầu là số đọc trên thước của bảng ngắm khi trục đối xứng của bảng ngắm đi qua tâm mốc. Muốn có số đọc đó cần tiến hành đọc số 2 lần (một lần khi bảng ngắm quay về phía máy và một lần khi quay bảng ngắm đi 180^0 so với vị trí ban đầu) và lấy giá trị trung bình. Đối với mỗi mốc kiểm tra i thường phải đo từ 2 đến 3 lần rồi lấy giá trị trung bình. Sai số trung phương của độ lệch y được tính theo công thức:

...

...

...

Trong đó:

m₀ - sai số định hướng chuẩn;

mng-sai số đưa hướng ngắm vào đúng hướng chuẩn (sai số ngắm);

mdq- sai số điều quang;

l - khoảng cách từ điểm đặt máy đến điểm kiểm tra.

Chuyển dịch ngang của một điểm kiểm tra tính từ chu kỳ đầu tiên đến chu kỳ J được tính theo công thức:

uJ_,1  = yJ - y₁                          (7)

Chuyển dịch ngang của một điểm giữa 2 chu kỳ J và J-1 được tính theo công thức:

uJ_,J-1  = yJ - yJ_-1                         (8)

...

...

...

               (9)

6.2. Các sơ đồ đo hướng chuẩn:

Tuỳ theo yêu cầu độ chính xác và điều kiện cụ thể của từng công trình mà có thể áp dụng một trong bốn sơ đồ đo hướng chuẩn:

- Sơ đồ đo hướng chuẩn toàn phần;

- Sơ đồ đo hướng chuẩn từng phần;

- Sơ đồ đo hướng chuẩn nhích dần;

- Sơ đồ đo hướng chuẩn chéo nhau;

hoặc có thể áp dụng kết hợp các sơ đồ đó.

6.3. Độ chính xác và trường hợp  áp dụng thích hợp của các sơ đồ đo hướng chuẩn

...

...

...

6.3.2. Sơ đồ đo hướng chuẩn toàn phần và sơ đồ đo hướng chuẩn từng phần được áp dụng đối với các công trình tuyến ngắn, yêu cầu độ chính xác không cao. Sơ đồ đo hướng chuẩn nhích dần được áp dụng đối với công trình đòi hỏi độ chính xác cao. Sơ đồ đo hướng chuẩn chéo nhau được áp dụng đối với công trình không thông hướng giữa các điểm đầu và điểm cuối của tuyến;

7. Quan trắc chuyển dịch ngang bằng phương pháp đo góc - cạnh

7.1. Phương pháp đo hướng

7.1.1. Phương pháp đo hướng được sử dụng để quan trắc chuyển dịch đối với công trình không thể thành lập được hướng chuẩn và số lượng điểm kiểm tra từ 3 đến 5 điểm.

7.1.2. Để quan trắc chuyển dịch ngang bằng phương pháp đo hướng cần phải bố trí ít nhất 3 điểm cơ sở ở những vị trí ổn định . Trong đó có 1 điểm tạo thành với các điểm kiểm tra một hướng vuông góc với hướng dự kiến chuyển dịch của công trình, còn các góc giao hội cần > 30^0 (hình 6).

Hình 2 - Quan trắc chuyển dịch ngang bằng phương pháp đo hướng

7.1.3. Mỗi chu kỳ quan trắc được tiến hành như sau: Đo kiểm tra độ ổn định của các mốc cơ sở bằng cách dùng phương pháp giao hội nghịch đến các điểm khống chế cơ sở ở xa. Đo góc giữa các điểm cơ sở và điểm kiểm tra, so sánh kết quả đo giữa các chu kỳ và tính giá trị thay đổi hướng của các điểm kiểm tra. Trong tất cả các chu kỳ đo các hướng định hướng phải như nhau.

7.1.4. Độ chuyển dịch của điểm kiểm tra được tính theo công thức:

...

...

...

Trong đó:

li - Khoảng cách từ điểm cơ sở đến điểm kiểm tra i;

Db_i - Lượng thay đổi hướng đến điểm kiểm tra i giữa 2 chu kỳ quan trắc;

7.1.5. Sai số trung phương xác định đại lượng chuyển dịch của điểm i được tính theo công thức:

              (11)

Nếu các hướng được đo cùng độ chính xác trong các chu kỳ quan trắc thì:

                 (12)

7.2. Phương pháp tam giác

7.2.1. Phương pháp tam giác và phương pháp giao hội góc thường được ứng dụng để quan trắc chuyển dịch ngang của các công trình xây dựng ở vùng núi, như các đập thuỷ lợi,  thuỷ điện. Các điểm kiểm tra được bố trí ở những độ cao khác nhau, có thể tạo thành lưới tam giác, nếu tại các điểm đó đặt được máy kinh vĩ. Nếu không đặt được máy kinh vĩ thì các điểm kiểm tra này được xác định bằng giao hội thuận. Hình 3, trình bày một lưới đặc biệt được thành lập bao gồm các điểm cơ sở và các điểm kiểm tra.

...

...

...

Hình 3 - Sơ đồ lưới  quan trắc chuyển dịch bằng phương pháp tam giác

7.2.2. Khi quan trắc chuyển dịch ngang bằng phương pháp tam giác, cho phép sử dụng hệ tọa độ giả định. Trong đó trục X và Y cần phải trùng với trục ngang và trục dọc của nhà và công trình.

7.2.3. Mạng lưới tam giác được đo đường đáy và đo các góc, cạnh kết hợp. Khi đo góc ngang cần đảm bảo các sai số quy định nêu ở bảng 5.

Bảng 5 - Sai số trung phương cho phép đo góc tương ứng với các khoảng cách

Cấp đo

Sai số trung phương cho phép đo góc  (")

tương ứng với các khoảng cách  (m)

50

...

...

...

150

200

500

1000

1

8

4

3

2

...

...

...

-

2

20

10

7

5

2

1

3

...

...

...

20

14

10

4

2

            7.2.4. Dựa vào tọa độ tính được sau bình sai của các điểm ở các chu kỳ khác nhau để tính giá trị và hướng chuyển dịch:

              (13)

...

...

...

xi_,J,   xi_,(J-1)   - Tọa độ x của điểm i tính được ở chu kỳ J và J-1;

yi_,J , yi _{. (J-1)} - Tọa độ y của điểm i tính được ở chu kỳ J và J-1;

qx _{i ,} qyi, qi  - Chuyển dịch của điểm i theo trục x, trục y và chuyển dịch toàn phần.

7.2.5. Sai số trung phương xác định chuyển dịch toàn phần của điểm i được tính theo công thức:

            (14)

7.3. Phương pháp đường chuyền

7.3.1. Phương pháp đường chuyền thường được áp dụng để quan trắc chuyển dịch ngang của các công trình có dạng hình cung như đường hầm cong; đập cong (hình 8). Thành lập tuyến đường chuyền từ điểm cơ sở I qua các điểm kiểm tra 1, 2, 3, 4 và nối về điểm cơ sở II.

...

...

...

7.3.2. Trong mỗi chu kỳ, đo các góc và cạnh của đường chuyền, sau đó bình sai để tính tọa độ của các điểm kiểm tra. Điều quan trọng đối với phương pháp này là phải đo góc và đo cạnh với độ chính xác cao. Độ chuyển dịch của các điểm kiểm tra là hiệu tọa độ tính được ở 2 chu kỳ quan trắc (xem ví dụ tính toán ở phụ lục D).

7.4. Phương pháp giao hội

7.4.1. Phương pháp giao hội góc, giao hội cạnh hoặc giao hội góc - cạnh thường được áp dụng để quan trắc chuyển dịch ngang. Khi áp dụng phương pháp giao hội thuận, góc giao hội phải trong khoảng 60^0  - 120^0  và phải giao hội từ ba điểm.

7.4.2. Sai số trung phương vị trí điểm giao hội P  được giao hội từ  ba điểm được tính như sau:

- Trường hợp giao hội góc:

           (15)

-                               Trường hợp giao hội cạnh:

           (16)

...

...

...

- Trương hợp giao hội góc - cạnh:

              (17)

Trong đó:

- sai số trung phương đo góc

- sai số trung phương đo cạnh S_1, S₂

 - góc giao hội.

8. Kiểm tra và đánh giá độ ổn định của các mốc cơ sở

8.1. Trong trường hợp lưới khống chế cơ sở được bình sai chặt chẽ theo phương pháp kinh điển thì có thể kiểm tra độ ổn định của các mốc cơ sở theo phương pháp  Kostekhel hoặc kiểm tra theo công thức sau:

 < 2          (18)

...

...

...

 - chênh lệch trị bình sai giữa hai chu kỳ quan trắc;

 - sai số trung phương trọng số đơn vị;

Q  - hệ số trọng số.

8.2. Trong trường hợp lưới khống chế cơ sở được bình sai theo phương pháp bình sai lưới tự do thì kiểm tra độ ổn định của các mốc cơ cở theo phương pháp kiểm định thống kê.

8.3. Có thể sử dụng kết hợp cả hai phương pháp trên để kiểm tra độ ổn định của các mốc cơ sở.

9. Xử lý kết quả đo và tính các thông số chuyển dịch ngang công trình

9.1. Đối với các công trình có kết cấu đơn giản, số lượng điểm kiểm tra ít và được phân bố đều trên công trình thì tính các thông số chuyển dịch như sau:

9.1.1. Chuyển dịch ngang trung bình của công trình

            (19)

...

...

...

qi - Chuyển dịch của điểm i;

n  - Số lượng điểm kiểm tra trên công trình.

9.1.2. Chênh lệch chuyển dịch theo một trục (đặc trưng cho độ xoay của công trình)

Dq = q₃ - q­₁

Trong đó:

q₃ , q₁ - Giá trị chuyển dịch của 2 điểm ở 2 đầu trục.

9.1.3. Độ cong tuyệt đối và độ cong tương đối của công trình theo một trục

                (20)

...

...

...

f₁, f₂  - Độ cong tuyệt đối và độ cong tương đối;

q₂ - Giá trị chuyển dịch của điểm kiểm tra ở giữa trục;

l_1-3 - Chiều dài của trục công trình từ điểm 1 đến điểm 3.

9.1.4. Tốc độ chuyển dịch của từng điểm và tốc độ chuyển dịch trung bình: Tốc độ chuyển dịch của điểm i được tính theo công thức:

                                                  (21)

Trong đó:

t - Thời gian giữa 2 chu kỳ quan trắc

Tốc độ chuyển dịch trung bình của công trình được tính:

                  (22)

...

...

...

9.2.1. Phương pháp đường thẳng xác suất: Phương pháp này được áp dụng để phân tích chuyển dịch của các công trình dạng thẳng, hướng của đại lượng chuyển dịch vuông góc với hướng của trục công trình. Dựa vào vị trí của các điểm kiểm tra trong một chu kỳ để đặc trưng cho vị trí của công trình tại chu kỳ đo. Độ chuyển dịch của công trình được xác định bằng cách so sánh vị trí của 2 đường thẳng ở 2 chu kỳ đo khác nhau.  Phương trình của đường thẳng là:

y = ax + b

Trong đó:

a, b - Các thông số cần xác định;

x, y - Hoành độ, tung độ của điểm kiểm tra so với đường thẳng xác xuất. Các thông số a, b được xác định theo điều kiện: . Từ đó các thông số a, b được xác định theo hệ phương trình:

           (23)

            chuyển về hệ tọa độ trọng tâm:

                   (24)

...

...

...

                       (25)

b = y₀ - ax                                  (26)

Dựa vào các thông số a, b để tính các đại lượng đặc trưng cho độ chuyển dịch của công trình. Chuyển dịch của trọng tâm công trình so với chu kỳ đầu tiên được tính:

c = y_0J - y₀₁                                                        (27)

Trong đó:

y_0J , y₀₁ - tung độ của điểm trọng tâm công trình ở chu kỳ đầu tiên và chu kỳ J.

Góc xoay của công trình:

                  (28)

Trong đó:

...

...

...

9.2.2. Phương pháp mặt phẳng xác suất: Phương pháp này được áp dụng để tính thông số  chuyển dịch cho các công trình có mặt phẳng đứng, các điểm kiểm tra phân bố ở các độ cao khác nhau và chuyển dịch ngang xảy ra theo hướng vuông góc với mặt phẳng thẳng đứng ấy. Trong mỗi chu kỳ đo, xác định một mặt phẳng xác suất đặc trưng cho vị trí công trình tại thời điểm đó. Phương trình của mặt phẳng có dạng:

z = ax + by + c             (29)

các thông số a, b, c, được xác định theo điều kiện:

                           (30)

Trong đó:

 - Khoảng cách từ điểm kiểm tra i đến mặt phẳng xác suất.

Theo phương pháp số bình phương nhỏ nhất, hệ phương trình chuẩn sẽ được lập theo dạng:

...

...

...

Giải hệ phương trình chuẩn này sẽ được các giá trị của các thông số của mặt phẳng xác suất a, b, c; từ đó tính các thông số phụ trợ đặc trưng cho vị trí mặt phẳng so với hệ tọa độ cho trước.

Khoảng cách từ gốc tọa độ đến mặt phẳng xác suất được tính:

             (32)

Góc tạo bởi pháp tuyến của mặt phẳng xác suất với các trục 0x, 0y, 0z được tính theo công thức:

            (33)

Góc nghiêng lớn nhất giữa hai mặt phẳng ở hai chu kỳ đo (đặc trưng cho góc xoay của công trình).

...

...

...

Trong đó:

aJ_,  bJ , aJ_-1 , bJ_-1 - các thông số của mặt phẳng xác xuất tính được ở chu kỳ J và J-1.

9.2.3. Phương pháp biến đổi tọa độ: Phương pháp này áp dụng để tính các thông số chuyển dịch của công trình theo cả 2 trục tọa độ, các điểm kiểm tra được phân bố trên cùng một độ cao và cùng nằm trong mặt phẳng ngang.

Giả sử cần xác định chuyển dịch ngang công trình ở 2 thời điểm khác nhau theo các hệ tọa độ tương ứng là xoy và x'o'y’ ( Hình 5)

Hình 5 - Sơ đồ biến đổi tọa độ từ hệ xoy sang hệ x'o'y'

Như vậy chuyển dịch của công trình trong mặt phẳng ngang được đặc trưng bởi chuyển dịch của hệ tọa độ x'o'y' so với hệ tọa độ xoy. Các tham số đặc trưng cho độ chuyển dịch của hệ tọa độ x'o'y' được chọn là:

x₀  - Chuyển dịch của điểm gốc o' theo trục ox;

y₀   -  Chuyển dịch của điểm gốc o' theo trục oy;

...

...

...

M - Hệ  số tỷ lệ chiều dài của hệ x'o'y' so với hệ xoy.

Theo hình học giải tích: x, y sẽ được tính bằng:

x = x₀   + Mx'cosa - My'sina

y = y₀   + Mx'sina + My'cosa

ký hiệu M = 1 + m;  (với m là rất nhỏ) và góc a cũng rất nhỏ nên có thể coi cosa =1; sina = a. Do đó x₀, y₀ được tính:

x₀ - y'a + x'm = x -x' = qx

y₀ + x'a + y'm = y - y' = qy                  (35)

Trong đó:

qx, qy  - giá trị chuyển dịch của điểm kiểm tra theo trục x và trục y.

...

...

...

nx₀ + [x']m -  [y'] a -[qx] = 0

ny₀ + [y']m + [x'] a -[qy] = 0

[x']x₀ + [y']y₀ + ([x'^2] + [y'^2])m – ([x'qx] + [y'qy]) = 0

-  [y']x₀ + [x']y₀ +([ x'^2] +[y'^2])a   - ([x'qy] + [y'qx]) = 0       (36)

Giải hệ phương trình này sẽ tìm được các thông số chuyển dịch x₀, y₀ , a và m.

10. Lập hồ sơ báo cáo kết quả đo chuyển dịch ngang công trình

10.1. Căn cứ vào phương án kỹ thuật và các tài liệu đo đạc, tính toán bình sai, nhà thầu phải tiến hành lập hồ sơ báo cáo kết quả đo chuyển dịch ngang công trình và nhận xét, đánh giá, dựa vào các Tiêu chuẩn và Quy phạm hiện hành. Hồ sơ báo cáo kết quả đo chuyển dịch ngang cần dựa vào các thông số tính được để thể hiện trực quan quá trình chuyển dịch ngang công trình bằng các biểu đồ, mặt cắt cụ thể:

- Mặt cắt chuyển dịch ngang công trình theo hướng trục đã lựa chọn;

- Biểu đồ chuyển dịch ngang của các mốc đặc trưng theo thời gian;

...

...

...

10.2. Hồ sơ báo cáo kết quả đo chuyển dịch ngang công trình phải được nghiệm thu ở các cấp có thẩm quyền và bàn giao cho chủ đầu tư lưu giữ trong quá trình xây dựng và sử dụng công trình.

Phụ lục A

(Tham khảo)

Sơ đồ cấu tạo mốc cơ sở (mốc chuẩn) đo chuyển dịch ngang

Hình A.1: Cấu tạo loại mốc nổi

Hình A.2- Cấu tạo loại mốc chìm

...

...

...

Phụ lục B

(Tham khảo)

Sơ đồ cấu tạo mốc đo chuyển dịch ngang

Hình B.1 - Cấu tạo loại mốc gắn vào công trình

Hình B.2 - Cấu tạo loại mốc gắn vào công trình có bản lề quay

Hình B.3 - Cấu tạo loại mốc gắn vào nền, móng công trình

Phụ lục C

...

...

...

Tiêu chuẩn đánh giá độ ổn định của các mốc cơ sở

khi quan trắc chuyển dịch ngang công trình

Lưới khống chế trong quan trắc chuyển dịch là mạng lưới độc lập, được tiến hành đo lặp trong các chu kỳ quan trắc. Các mạng lưới này thông thường được xây dựng thành 2 bậc; bậc 1 là lưới khống chế cơ sở và bậc 2 là lưới quan trắc. Như vậy tọa độ các điểm mốc của lưới khống chế cơ sở là số liệu gốc cho việc thính toán và đánh giá độ chuyển dịch của  các điểm kiểm tra được gắn trên công trình cần theo dõi, và nếu chỉ cần một trong các mốc này bị chuyển dịch vị trí sẽ làm sai lệch vị trí các mốc quan trắc và tất nhiên điều này sẽ ảnh hưởng đến các kết quả đánh giá độ chuyển dịch của công trình. Do vậy các điểm khống chế cơ sở cần được bố trí tại những nơi có điều kiện địa chất ổn định, nằm ngoài phạm vị chịu tác động của sự chuyển dịch công trình và đặc biệt phải có độ ổn định cao trong suốt quá trình quan trắc.

Công việc kiểm tra, đánh giá ổn định của hệ thống mốc cơ sở trong quan trắc chuyển dịch công trình có vai trò rất quan trọng và quyết định tới độ tin cậy của toàn bộ các kết quả quan trắc. Kết quả của công việc này là xác định được những mốc ổn định và những mốc có độ chuyển dịch lớn hơn giá trị cho phép để loại chúng ra khỏi số liệu gốc. Để có kết luận đúng đắn về vấn đề  này cần đưa ra tiêu chuẩn về độ ổn định cho các mốc của lưới khống chế cơ sở.

Sai số vị trí điểm của mốc khống chế trong bậc thứ i của lưới được tính theo công thức:

            (C.1)

Trong đó:

Mi - sai số trung phương vị trí điểm của mốc khống chế bậc thứ i;

Moi - sai số tổng hợp của lưới bậc thứ i;

...

...

...

Đối với trường hợp lưới khống chế cơ sở và lưới quan trắc chuyển dịch có 2 bậc, tức n =2. Mặt khác trong lưới quan trắc độ chuyển dịch các công trình thuỷ lợi, thuỷ điện thông thường các mốc quan trắc được tiến hành xác định theo phương pháp giao hội góc - cạnh , và nếu lấy sai số đo góc m­_b = 2.0", sai số đo cạnh mS = 2 +1 ppm , ta có M = 2.2 - 2.5mm. Thay M = 2.30mm và K = 2 vào công thức (C.1) , tính được sai số trung phương vị trí điểm khống chế của lưới cơ sở MQi = 1.03mm.  Những điểm khống chế của lưới được coi là ổn định nếu chênh lệch tọa độ của chúng ở chu kỳ đang xét so với chu kỳ đầu tiên không vượt quá sai số giới hạn xác định độ chênh lệch đó, cụ thể phải thoả mãn điều kiện:

                                       (C.2)

Trong đó:

Qi - giá trị chênh lệch tọa độ của điểm khống chế giữa chu kỳ đang xét n và chu kỳ đầu tiên được tính theo công thức:

t - hệ số chuyển đổi từ sai số trung phương sang sai số giới hạn, thường lấy t =3 . Lúc đó điều kiện (C.2) sẽ là:

Qi < 3.MQi            (C.3)

Những điểm khống chế lưới cơ sở thoả mãn điều kiện (C.3) thì chúng được coi là ổn định.

Phụ lục D

...

...

...

Các phương pháp đo hướng chuẩn

I. Phương pháp đo hướng chuẩn toàn phần

1. Sơ đồ đo hướng chuẩn toàn phần (Hình D.1)

Hình D.1 - Sơ đồ đo hướng chuẩn toàn phần

2. Phương pháp đo: Đặt máy tại điểm I, định hướng về điểm II và lần lượt đo độ lệch hướng của các điểm kiểm tra 1, 2, 3, ... n . Đo ở 2 vị trí bàn độ trái và phải. Sau đó đo theo chiều ngược lại bằng cách đặt máy tại điểm II định hướng về điểm I và tiến hành đo độ lệch hướng của các điểm kiểm tra như khi đo chiều thuận.

3. Độ chính xác của phương pháp đo hướng chuẩn toàn phần: Công thức chung để tính sai số trung phương độ lệch hướng của điểm i là:

                  ( D.1)

Trong đó:

...

...

...

Trọng số của yi khi đo lần thuận (đo đi) được tính theo công thức:

      (D.2)

Trọng số của y'_i khi đo lần ngược chiều (đo về) được tính:

           (D.3)

Trị trung bình của độ lệch hướng của điểm i được tính theo công thức:

                (D.4)

Trọng số của trị trung bình:

           (D.5)

            Sai số trung phương của trị trung bình :

...

...

...

Trong các công thức trên m  có thể lấy bằng 1.

II. Phương pháp đo hướng chuẩn từng phần

1. Sơ đồ đo hướng chuẩn từng phần (hình D.2)

Hình D.2 - Sơ đồ đo hướng chuẩn từng phần

2. Phương pháp đo: Hướng chuẩn I-II được chia làm nhiều phần và tiến hành đo như sau:

a) Đo đi:

- Định hướng I-II, đo điểm 4;

...

...

...

- Định hướng II-4, đo điểm 6;

- Định hướng I-2, đo điểm 1;

- Định hướng 2-4, đo điểm 3;

- Định hướng 4-6, đo điểm 5;

- Định hướng 6-II, đo điểm 7.

b) Đo về:

Đặt máy tại điểm II, định hướng về I và theo tuần tự ngược lại với đo đi, lần lượt đo các điểm 4, 6, 2, 7, 5, 3, 1.

3. Tính độ lệch hướng: Độ lệch hướng yi của các điểm kiểm tra so với hướng chuẩn I, II được tính qua các đại lượng đo qi :

...

...

...

     (D.7)

4. Độ chính xác của phương pháp đo hướng chuẩn từng phần: Nếu khoảng cách giữa các điểm kiểm tra bằng nhau và ký hiệu:

thì sai số trung phương độ lệch hướng theo một chiều đo đi hoặc đo về được tính theo công thức:

     (D.8)

...

...

...

Sai số trung phương của trị trung bình độ lệch hướng đo đi và đo về của các điểm kiểm tra sẽ nhỏ hơn  lần so với các giá trị trong các công thức trên.

III. Phương pháp hướng chuẩn nhích dần

1. Sơ đồ đo hướng chuẩn nhích dần (hình D.3)

Hình D.3 - Sơ đồ đo hướng chuẩn nhích dần

2. Trình tự  đo hướng chuẩn nhích dần:

a) Đo đi:

...

...

...

- Đặt máy tại 1, định hướng về II, đo điểm 2;

- Đặt máy tại 2, định hướng về II, đo điểm 3;

……….

Tiếp tục đo nhích dần đến điểm đo cuối cùng.

b) Đo về:

- Đặt máy tại điểm II, định hướng về điểm I, đo điểm 7;

- Đặt máy tại điểm 7, định hướng về điểm I, đo điểm 6;

……….

Tiếp tục đo nhích dần về điểm đầu.

...

...

...

a) Đo đi:

……….

    (D.9)

b) Đo về:

...

...

...

……….

        (D.10)

Nếu khoảng cách giữa các điểm kiểm tra bằng nhau thì có thể coi sai số mq là không đổi:

   (D.11)

Trong đó:

n - số đoạn trên toàn hướng I-II

...

...

...

a) Đo đi:

      (D.12)

b) Đo về:

Trong đó:

i - Số hiệu của điểm;

k - Số hiệu của trị đo q [ k= 1, 2, .......(n-1) ];

n - Số đoạn trên toàn hướng chuẩn;

Sai số trung phương của trị trung bình được tính:

              (D.13)

...

...

...

IV. Phương pháp đo hướng chuẩn chéo nhau

1.                              Sơ đồ đo hướng chuẩn chéo nhau (hình D.4)

Hình D.4 - Sơ đồ hướng chuẩn chéo nhau

2. Trình tự  đo hướng chuẩn chéo nhau:

a) Đo đi:

- Đặt máy tại điểm I, định hướng về 2 đo độ lệch q₁ so với hướng I-2;

- Đặt máy tại 1, định hướng về 3, đo độ lệch q₂ so với hướng I-3;

- Đặt máy tại điểm 2, định hướng về 4, đo độ lệch q₃ so với hướng 2-4;

...

...

...

b) Đo về:

- Đặt máy tại điểm II, định hướng về 6 đo độ lệch q₇ so với hướng II-6;

- Đặt máy tại điểm 7, định hướng về 5 đo độ lệch q₆ so với hướng 7-5;

tiếp tục làm tương tự như vậy đến khi đo độ lệch q₁ so với hướng 2-I.

3. Tính độ lệch hướng: Việc tính độ chuyển dịch ngang theo phương pháp hướng chéo nhau được tiến hành tương tự như tính đường chuyền phù hợp giưã 2 điểm I và II, không đo góc nối. Các góc ngoặt b_i­ được tính:

         (D.14)

hoặc:

...

...

...

……….

              (D.15)

Chọn hệ tọa độ giả định có điểm gốc trùng với điểm I, trục X' trùng với I-1.

Tính góc phương vị của các cạnh trong hệ tọa độ này:

               (D.16)

Tính y'_i  của các điểm:

...

...

...

……….

            (D.17)

Tính phương vị của hướng chuẩn I-II trong hệ tọa độ x' I y' :

             (D.18)

từ đó suy ra :  , chuyển lại về hệ tọa độ XIY  (trục X trùng với trục I-II). Tính lại các phương vị:

……….

...

...

...

tính yi của các điểm trong hệ tọa độ XIY:

……….

          (D.20)

kiểm tra:

4. Độ chính xác của sơ đồ hướng chuẩn chéo nhau: Từ công thức (D.15) ta có:

vì:

nên:

              (D.21)

khi li  » li₊₁  thì:

...

...

...

Như vậy, khi không bình sai đường chuyền duỗi thẳng, sai số trung phương của độ lệch hướng của điểm i được tính theo công thức:

hoặc:

              (D.23)

Trong đó:

n - Số đoạn trên toàn tuyến hướng chuẩn. Theo công thức (32) thì myi có giá trị nhỏ nhất khi i =1; và myi  có giá trị lớn nhất khi i = n-1.

Phụ lục E

(Tham khảo)

Ví dụ - Phân tích độ chính xác đo góc và đo cạnh

khi đo chuyển dịch ngang bằng phương pháp đường chuyền

...

...

...

Nếu sai số cho phép xác định đại lượng chuyển dịch là 2mm thì theo nguyên tắc ảnh hưởng bằng nhau sẽ tính được md theo công thức:

      (mm)                        (E.1)

Sau khi bình sai tọa độ, sai số hướng dọc của điểm giữa tuyến đa giác là:

                                                 (E.2)

từ đó, sai số trung phương đo cạnh là:

                   (E.3)

Sai số hướng ngang của điểm giữa tuyến đa giác sau khi bình sai tọa độ:

                                    (E.4)

Từ đó, sai số trung phương đo góc:

...

...

...

Trong trường hợp tại điểm đầu và điểm cuối tuyến đường chuyền có đo góc liên hệ với độ chính xác rất cao thì sau khi bình sai tọa độ và phương vị, ta có:

                  (E.6)

từ đó tính được: 

Phụ lục F

(Tham khảo)

So sánh độ chính xác của các phương án lập lưới quan trắc

chuyển dịch ngang bằng phương pháp giao hội

Giả sử có một mạng lưới quan trắc chuyển dịch ngang nhà máy thuỷ điện được cho ở hình F.1.  Mạng lưới này được thể  hiện theo 3 phương  án:

- Phương án 1: Đo theo đồ hình lưới giao hội góc

...

...

...

- Phương án 2: Đo theo đồ hình lưới giao hội cạnh

Theo sơ đồ này, đặt máy tại các điểm cơ sở QT1 - QT5  đo chiều dài cạnh đến các điểm kiểm tra gắn trên công trình M1, M2, M3, M4, độ chính xác đo cạnh giả định là mS  = 2 + 1p p m.

- Phương án 3 : Đo theo đồ hình lưới  giao hội góc cạnh

Hình F.1 - Sơ đồ lưới quan trắc chuyển dịch ngang nhà máy thuỷ điện

Từ các mốc cơ sở QT1 - QT5 đo các góc và cạnh đến các điểm kiểm tra M, M1, M2, M3. M4. Độ chính xác đo góc giả định là m_b = 2,0", sai số đo cạnh mS = 2 +1 ppm.

Kết quả tính sai số vị trí điểm theo 3 phương án được nêu ở bảng F.1.

Bảng F.1 - Sai số vị trí điểm  tính theo 3 phương án giao hội

Số TT

...

...

...

Sai số vị trí điểm (mm)

Phương án

giao hội góc

Phương án

giao hội cạnh

Phương án

giao hội góc cạnh

1

M1

...

...

...

3.9

2.3

2

M2

6.3

3.3

2.4

3

M3

...

...

...

3.6

2.5

4

M4

6.3

3.2

2.2

Nhận xét: Phương án giao hội góc có độ chính xác kém hơn hẳn phương án giao hội cạnh và giao hội góc - cạnh. Ngoài ra công tác đo góc trong lưới với độ chính xác m_b = 2.0" sẽ mất nhiều thời gian hơn so với công tác đo cạnh bằng máy toàn đạc điện tử . Với các máy toàn đạc điện tử độ chính xác cao hiện nay như TC1700, TC 2003... có độ chính xác đo cạnh cỡ 1-2mm, có  thể cho phép xây dựng mạng lưới quan trắc chuyển dịch ngang theo đồ hình giao hội đo toàn cạnh. Phương án này vừa đảm bảo yêu cầu độ chính xác cao vừa có lợi về mặt kinh tế.

Phụ lục G

...

...

...

Kết quả tính toán bình sai đánh giá độ ổn định của các mốc cơ sở

và tính tọa độ các điểm kiểm tra chuyển dịch ngang tuyến đập

1. Sơ đồ mạng lưới quan trắc chuyển dịch ngang tuyến đập được nêu ở hình G.1

Hình G.1 - Sơ đồ mạng lưới quan trắc chuyển dịch ngang tuyến đập

2. Kết quả tính toán bình sai mạng lưới khống chế mặt bằng để đánh giá độ ổn định của các mốc cơ sở (chu kỳ 12).

- Chỉ tiêu kỹ thuật của lưới

Tổng số điểm                      : 7

Số lượng góc                       : 28

...

...

...

Sai số đo góc                      : 1.0"

Sai số đo cạnh                    :  1+1ppm

- Số liệu khởi tính

Số

TT

Tên điểm

Tọa độ

X(m)

Y(m)

...

...

...

QT10

1574036.4404

805473.4787

2

QT2

1574554.4980

805200.0718

3

QT3

...

...

...

805458.7233

4

QT4

1575256.5016

805633.1318

5

QT5

1575472.3879

805858.8321

...

...

...

QT9

1574191.3128

805794.8655

Bảng thành quả tọa độ sau bình sai

Số TT

Tên điểm

Tọa độ

Sai số  vị trí (mm)

X(m)

...

...

...

Mx

My

Mp

1

QT10

1574036.4404

805473.4793

0.6

0.6

...

...

...

2

QT2

1574554.4968

805200.0706

0.6

0.7

0.9

3

QT3

...

...

...

805458.7203

0.6

0.7

0.9

4

QT4

1575256.5010

805633.1298

0.7

...

...

...

1.2

5

QT5

1575472.3899

805858.8339

1.1

1.2

1.7

6

...

...

...

1574507.8722

807688.7450

2.9

1.3

3.2

7

QT9

1574191.3126

805794.8642

...

...

...

0.5

0.8

Đánh giá độ lệch tọa độ điểm

Số TT

Tên điểm

Độ lệch tọa độ  (mm)

Đánh giá

QX

QY

...

...

...

ổn định

1

QT10

0.0

0.6

0.6

ổn định

2

QT2

...

...

...

-1.2

1.7

ổn định

3

QT3

-0.1

2.0

2.1

ổn định

...

...

...

QT4

-0.6

-2.0

2.1

ổn định

5

QT5

-2.0

1.8

...

...

...

ổn định

6

QT9

-0.2

-1.3

1.3

ổn định

7

QT9

...

...

...

-2.9

4.3

Không ổn định

Kết quả đánh giáđộ chính xác mạng lưới:

+ Sai số trọng số đơn vị M = 0.83"

+  Điểm yếu nhất là QT8 ;  mp = 0.00318 m

Sử dụng các điểm cơ sở ổn định để tính toán bình sai mạng lưới các  điểm  kiểm tra  từ M1 đến M30.

3. Kết quả tính toán bình sai để tính toạ độ các điểm kiểm tra chuyển dịch ngang của tuyến đập (chu kỳ 12).

Chỉ tiêu kỹ thuật của lưới:

...

...

...

+ Số điểm gốc                    :  06

+ Số điểm mới                    :  08

+ Sai số đo góc                   : 2.0"

+ Sai số đo cạnh                 : 1+ 1ppm

Số liệu khởi tính

Số TT

Tên điểm

Tọa độ

X(m)

...

...

...

1

QT2

1574554.4968

805200.0706

2

QT3

1574814.6028

805458.7203

3

...

...

...

1575256.5010

805633.1298

4

QT5

1575472.3899

805858.8339

5

QT9

1574191.3126

...

...

...

6

QT10

1574036.4404

805473.4793

Thành quả tọa độ sau bình sai

Số TT

Tên điểm

Tọa độ

Sai số vị trí (mm)

...

...

...

Y(m)

MX

MY

MP

1

M1

1575262.0829

806058.8189

0.9

...

...

...

1.2

2

M5

1575140.0642

806119.4069

1.0

0.8

1.2

3

...

...

...

1575002.8344

806129.1315

1.0

0.8

1.3

4

M13

1574865.0669

806080.3110

...

...

...

0.9

1.2

5

M17

1574736.8745

806962.9299

0.8

0.9

1.2

...

...

...

M21

1574674.3556

805897.9469

0.7

0.8

1.1

7

M25

1574577.5402

...

...

...

0.9

1.1

1.4

8

M30

1574458.2787

805785.2043

0.9

1.1

...

...

...

Kết quả đánh giá độ chính xác của lưới:

+ Sai số trọng số đơn vị M  = 1.69"

+ Điểm yếu nhất là điểm  M29;  mp = 0.00213(m)

Phụ lục H

(Tham khảo)

Tính các thông số chuyển dịch ngang của tuyến đập

- Chuyển dịch theo hướng trục tọa độ

TT

Tên mốc

...

...

...

Tọa độ chu kỳ 12

Chuyển dịch

1

M1

1575262.9003

806058.8295

1575262.0829

806058.8169

-7.4

...

...

...

2

M5

1575140.0660

806119.4212

1575140.0642

806119.4069

-1.8

-14.3

3

...

...

...

1575002.8306

806129.1472

1575002.8344

806129.1315

-3.8

-15.7

4

M13

1574865.0576

...

...

...

1574865.0669

806080.3110

9.3

-14.2

5

M17

1574736.8628

806962.9376

1574736.8745

...

...

...

11.7

-7.7

6

M21

1574674.3477

806897.9515

1574674.3556

806897.9469

7.9

...

...

...

7

M25

1574577.5358

806804.7165

1574577.5402

806804.7116

4.4

-4.9

8

...

...

...

1574458.2806

806785.2061

1574458.2787

806785.2043

-1.9

-1.8

- Chuyển dịch theo hướng áp lực

TT

Tên mốc

...

...

...

Chuyển dịch

theo hướng áp lực

Qx(mm)

Qy(mm)

Q(mm)

Hướng c. dịch

Qx(mm)

QX(mm)

1

...

...

...

-7.4

-10.6

12.9

235 04 50

-12.9

0.7

2

M5

-1.8

...

...

...

14.4

262 49 32

-14.2

2.2

3

M9

3.8

-15.7

16.2

...

...

...

-16.1

1.8

4

M13

9.3

-14.2

17.0

303 13 19

-17.0

...

...

...

5

M17

11.7

-7.7

14.0

326 39 01

-13.8

2.6

6

...

...

...

7.9

-4.6

9.1

329 47 19

-8.9

2.2

7

M25

4.4

...

...

...

6.6

311 55 21

-6.2

2.1

8

M30

-1.9

-1.8

2.6

...

...

...

-1.8

-1.9

Trung bình

3.3

-9.2

11.6

00 00 00

-11.4

1.3

...

...

...

(Tham khảo)

Ví dụ - Vẽ sơ đồ chuyển dịch ngang của các điểm kiểm tra

Sơ đồ chuyển dịch điểm mốc 21

Chu kỳ

Thời gian đo

Tọa độ

Dịch vị

X(m)

...

...

...

QX (mm)

QY (mm)

9

5-2001

1574674.3483

805897.9482

10

...

...

...

1574674.3542

805897.9406

5.9

-7.6

11

6-2002

1574674.3477

805897.9515

-0.6

...

...

...

12

12-2002

1574674.3556

805897.9469

7.3

-1.3