Tiêu chuẩn xây dựng TCXDVN 351:2005 Quy trình kỹ thuật quan trắc chuyển dịch ngang nhà

TIÊU CHUẨN XÂY DỰNG VIỆT NAM

TCXDVN 351:2005

"QUY TRÌNH KỸ THUẬT QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH NGANG NHÀ VÀ CÔNG TRÌNH”.

Lời nói đầu

TCXDVN 351: 2005 "Quy trình kỹ thuật quan trắc chuyển dịch ngang nhà và công trình" quy định các yêu cầu kỹ thuật, các phương pháp, quy trình quan trắc và xử lý số liệu chuyển dịch ngang nhà và công trình xây dựng được Bộ Xây dựng ban hành theo quyết định số . 32/2005/QĐ-BXD ngày 30 tháng 09 năm 2005.

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này qui định các yêu cầu kỹ thuật, các phương pháp, qui trình quan trắc và xử lý số liệu chuyển dịch ngang nhà và công trình xây dựng chịu áp lực ngang hoặc các công trình xây dựng trên nền đất có nguy cơ bị chuyển dịch hoặc bị trượt.

2. Tiêu chuẩn viện dẫn

TCXDVN 309 : 2004. Công tác trắc địa trong xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp - Yêu cầu chung.

3. Quy định chung

3.1. Việc quan trắc chuyển dịch ngang của nền móng nhà và công trình cần được tiến hành theo phương án kỹ thuật nhằm đạt được các mục đích sau:

- Xác định giá trị chuyển dịch tuyệt đối và chuyển dịch tương đối của nền móng nhà và công trình . Tìm những nguyên nhân gây ra chuyển dịch và mức độ nguy hiểm của sự chuyển dịch đối với quá trình sử dụng bình thường của nhà và công trình, trên cơ sở đó đưa ra các giải pháp phù hợp nhằm phòng ngừa các sự cố có thể xảy ra.

- Xác định các thông số đặc trưng về độ ổn định của nền nhà và công trình, kiểm tra các số liệu đặc trưng khi xác định tính chất cơ lý của nền đất.

- Cung cấp số liệu kiểm tra các phương pháp tính toán, xác định các giá trị chuyển dịch giới hạn cho phép đối với các loại nền đất và các loại nền móng công trình khác nhau.

3.2. Quan trắc chuyển dịch nền móng nhà và công trình được tiến hành trong thời gian xây dựng và sử dụng cho đến khi đạt được độ ổn định về chuyển dịch (tốc độ chuyển dịch của công trình đạt được từ 1mm /năm ¸ 2mm/năm). Quan trắc chuyển dịch trong thời gian sử dụng công trình còn được tiến hành khi phát hiện thấy công trình xuất hiện các vết nứt lớn, độ lún lệch lớn hoặc có sự thay đổi rõ nét về tình trạng của nhà và công trình do chuyển dịch ngang gây ra.

3.3. Trong quan trắc chuyển dịch nhà và công trình cần phải xác định (1 vài đại lượng chuyển dịch riêng biệt hoặc đồng thời) các đại lượng sau:

- Chuyển dịch thẳng đứng (độ lún, độ trồi, độ võng);

- Chuyển dịch ngang (độ chuyển dịch);

- Độ nghiêng;

- Vết nứt.

3.4. Quan trắc chuyển dịch ngang công trình được tiến hành theo trình tự sau:

- Lập phương án kỹ thuật;

- Thiết kế cấu tạo các loại mốc chuẩn và mốc quan trắc chuyển dịch;

- Chọn vị trí đặt mốc chuẩn hoặc hướng chuẩn;

- Gắn các mốc quan trắc chuyển dịch lên nhà và công trình;

- Sử dụng các loại máy, thiết bị thích hợp để quan trắc; trước khi quan trắc các máy móc, thiết bị phải được  kiểm định đạt yêu cầu về chất lượng theo các quy định hiện hành;

- Tính toán xử lý số liệu, xác định các giá trị chuyển dịch và phân tích kết quả quan trắc.

3.5. Các phương pháp quan trắc chuyển dịch ngang nêu trong phương án kỹ thuật được chọn tuỳ thuộc vào yêu cầu độ chính xác xác định đại lượng chuyển dịch, đặc điểm cấu tạo của móng, đặc điểm về địa chất công trình, địa chất thuỷ văn của đất nền, khả năng ứng dụng và hiệu quả kinh tế của phương pháp.

3.6. Việc xác định độ chính xác quan trắc chuyển dịch ngang được thực hiện sao cho phù hợp với các giá trị chuyển dịch tính toán theo thiết kế được nêu ở bảng 1. Dựa trên cơ sở sai số trung phương cho phép nêu ở bảng 1 tiến hành xác định độ chính xác của các cấp nêu ở bảng 2. Khi không có các số liệu dự tính theo thiết kế thì việc lựa chọn cấp độ chính xác dựa vào đặc điểm của nền đất và tầm quan trọng của công trình.

Bảng 1 - Sai số trung phương cho phép quan trắc chuyển dịch ngang

trong  giai đoạn xây dựng và sử dụng công trình

Đơn vị tính bằng mm

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

Đơn vị tính bằng mm

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

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.

4.2.2. Chu kỳ quan trắc đầu tiên được thực hiện ngay sau khi xây dựng móng công trình và trước khi có áp lực ngang tác động đến công trình. Các chu kỳ tiếp theo được thực hiện tuỳ thuộc vào mức tăng hoặc giảm áp lực ngang tác động vào công trình hoặc có thể quan trắc  2 tháng 1 lần trong thời gian 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.

5.2.3. Cấu tạo bảng ngắm: Bảng ngắm thường dùng để đo chuyển dịch ngang là bảng ngắm phẳng có khắc các đường vạch có mầu sắc tương phản. Hình dạng đường vạch khắc là những vòng tròn đồng tâm, vạch đứng, hoặc hình tam giác. Chiều rộng và chiều cao của đường vạch khắc phải được tính toán sao cho phù hợp với khoảng cách đo và được tính theo công thức: 

                         (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.

6.1.2. Phương pháp hướng chuẩn thường được áp dụng để quan trắc chuyển dịch ngang của công trình dạng thẳng, hướng của chuyển dịch vuông góc với hướng chuẩn. Khi sử dụng phương pháp hướng chuẩn để quan trắc chuyển dịch ngang của các điểm công trình thì cần bố trí trục hoành của các điểm trùng với hướng chuẩn và trục tung vuông góc với nó. Chuyển dịch ngang của một điểm trên công trình chính là sự thay đổi tung độ của điểm đó trong các chu kỳ quan trắc khác nhau. Sơ đồ bố trí mốc cơ sở, mốc kiểm tra được nêu ở hình 1.

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:

yi =                    (3)

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

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 180⁰ 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:

           (6)

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)

Khi các chu kỳ đo cùng độ chính xác thì:

               (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

6.3.1. Trong 4 sơ đồ đo cơ bản nêu trên thì sơ đồ đo hướng chuẩn nhích dần có độ chính xác cao nhất. Sơ đồ đo hướng chuẩn chéo nhau có độ chính xác thấp nhất. Sơ đồ đo hướng chuẩn toàn phần và sơ đồ đo hướng chuẩn từng phần có độ chính xác tương đương nhau. Trong cả 4 sơ đồ đo điểm yếu nhất đều là điểm giữa tuyến, các điểm ở hai đầu có độ chính xác cao nhất.

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 > 30⁰ (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:

(10)

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

            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:

              Trong đó:

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:

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.

Hình 4 - Sơ đồ quan trắc chuyển dịch ngang theo phương pháp đường chuyền

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 60⁰  - 120⁰  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:

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)

Trong đó:

 - 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)

Trong đó:

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)

trong đó:

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. Đối với các công trình có cấu trúc phức tạp thì cần phải áp dụng các phương pháp phân tích thống kê.

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)

            tính được:

                       (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:

a₁, aJ   - Hệ số của đường thẳng xác suất được tính ở chu kỳ đầu tiên và chu kỳ J.

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:

              (31)

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).

        (34)

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;

-  Góc xoay của hệ x'0'y;

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.

Căn cứ vào điều kiện [q²_x] + [q²_y]  = min , sẽ có hệ phương trình chuẩn như sau:

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;

- Sơ đồ chuyển dịch ngang của từng mốc kiểm tra; hình vẽ xem phụ lục I.

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.