QUAN TRẮC NGHIÊNG THEO CHIỀU SÂU (INCLINOMETER)

Giới thiệu dự án

 Tên dự án: Khu liên hợp sản xuất gang thép Dung Quất


Gói thầu: Quan trắc nghiêng theo chiều sâu (inclinometer)
Chủ đầu tư: Công ty CP Thép Hòa Phát Dung Quất
Địa điểm: Khu kinh tế Dung Quất, xã Bình Đông, huyện Bình Sơn, tỉnh Quảng Ngãi.
Công trình có 1 tầng hầm, cao độ hiện trạng tương đương cao độ +0.00m của cao độ kết cấu, cao độ đào sâu nhất là -12.1m vị trí đáy hố tiếp coke.
Năm thực hiện: 2021


Tên dự án: Đầu tư xây dựng đoạn cao tốc Nghi Sơn – Diễn Châu thuộc dự án xây dựng một số đoạn đường bộ cao tốc trên tuyến Bắc – Nam phía đông giai đoạn 2017 – 2020


Gói thầu số XL03: Quan trắc nghiêng theo chiều sâu (inclinometer)
Chủ đầu tư: Ban quản lý dự án 6 (BGTVT)
Địa điểm: Cao tốc Nghi Sơn – Diễn Châu, xã Diễn Cát,, huyện Diễn Châu, tỉnh Nghệ An
Công trình: Thi công xây dựng đoạn km405+00 – km419+600 (bao gồm khảo sát, thiết kế bản vẽ thi công).
Năm thực hiện: 2022


Tên dự  án: Đầu tư xây dựng công trình đường cao tốc Mỹ Thuận – Cần Thơ, giai đoạn 1


Gói thầu số XL01: Quan trắc nghiêng theo chiều sâu (inclinometer)
Chủ đầu tư: Ban quản lý dự án Mỹ Thuận (BGTVT)
Địa điểm: Cao tốc Mỹ Thuận – Cần Thơ, thị xã Bình Minh, tỉnh Vĩnh Long – huyện Châu Thành, tỉnh Đồng Tháp
Công trình: Gói thầu XL01 xây dựng đoạn tuyến KM107+363.08-KM113+500.00
Năm thực hiện: 2022

Mục đích và yêu cầu của công tác Quan trắc nghiêng
Quan trắc là một phương tiện quan trọng để kiểm nghiệm tính toán lý thuyết và phát triển thiết kế công trình. Đồng thời, đây cũng là một biện pháp tất yếu để đảm bảo an toàn trong quá trình thi công và tránh xảy ra sự cố. Việc quan trắc đóng vai trò quan trọng đối với các công trình xây dựng như tường vây, hố móng sâu, vì những mục đích sau:

Quan trắc cho phép quan sát những ứng xử của đất nhằm khẳng định tính đúng đắn của thiết kế.
Tạo ra sự an toàn bằng cách thiết lập các hồ sơ cho các phương pháp thi công và cảnh báo sớm về sự ứng sử tiềm tàng của đất (nếu có).
Thiết bị đo nghiêng được sử dụng trong quan trắc hiện trường để theo dõi dịch chuyển trực tiếp, đánh giá về cường độ đất và tính ổn định của công trình.
Thiết bị đo nghiêng có thể lắp đặt để kiểm tra kết quả dịch chuyển thực tế của một công trình và điều chỉnh giá trị giả thiết trong thiết kế.
Theo dõi sự làm việc lâu dài để phát hiện những sự thay đổi bất thường trong lòng đất hay bản thân công trình.
Theo dõi an toàn bằng cách sử dụng thiết bị đo nghiêng, đặc biệt là đầu đo nghiêng được lắp đặt tại chỗ để liên tục cảnh báo sớm về những sự cố nguy hiểm.

Tóm lại, việc thực hiện quan trắc là rất quan trọng trong việc đảm bảo an toàn và chất lượng công trình xây dựng, từ thiết kế đến thi công và vận hành


Mô tả thiết bị sử dụng

Để quan trắc địa kỹ thuật chính xác, việc sử dụng ống dẫn hướng là rất quan trọng.

Ống dẫn hướng (sử dụng ống dẫn hướng của loại đo nghiêng không cố định)
Các ống này có 04 rãnh dẫn hướng và được đặt trong hố khoan gần như thẳng đứng tại các vị trí quan trắc, thực hiện chức năng dẫn hướng cho đầu đo nghiêng và chúng được coi là dịch chuyển với môi trường xung quanh.
Ngoài ra, các ống dẫn hướng còn được trang bị bịt đáy và chụp đầu ống để đảm bảo tính toàn vẹn và an toàn của hệ thống.
Việc sử dụng ống dẫn hướng giúp xác định giá trị dịch chuyển ngang bằng cách so sánh giá trị đo lần đầu với những lần đo tiếp theo.
Một đơn vị ống dẫn hướng có chiều dài 3,0m, đường kính 70mm (2,75”) và được nối với nhau bằng ống nối đi kèm.


Hình 1: Ống dẫn hướng, bịt đáy, chụp đầu (Inclinometer casing component)
Đầu đo nghiêng

Đầu đo nghiêng bao gồm một thân thép không rỉ, một đầu nối cáp điều khiển và hai trục lắp bánh xe. Khi cáp điều khiển nối chính xác đầu đo kín nước và có thể đo ở độ sâu 1000 feet.
Đầu đo có hai gia tốc kế cân bằng lực để đo góc nghiêng. Một gia tốc kế đo góc nghiêng trong mặt phẳng các bánh xe gọi là trục A. Một gia tốc kế khác đo góc nghiêng trong mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng các bánh xe gọi là trục B



Hình 2: Đầu đo nghiêng
Cáp điều khiển, truyền tín hiệu đo nghiêng
Được sử dụng để đo độ sâu của đầu đo nghiêng. Nó cũng dẫn điện đến đầu đo và trả tín hiệu tới đầu đọc. Cáp điều khiển hệ met được đánh dấu màu khoảng 0.5m và màu khác khoảng 1m và dấu số tại các khoảng 5m.

Thiết bị thu số liệu dataloger
Bộ thu tín hiệu đọc số liệu từ cảm biến đo nghiêng, lưu trữ dữ liệu, truyền dữ liệu qua máy tính phục vụ công tác báo cáo đánh giá số liệu.

Tiến trình lắp đặt ống dẫn hướng
* Công tác chuẩn bị.

Kiểm tra độ sâu lỗ khoan, vệ sinh sạch sẽ vị trí lỗ khoan trước khi gá lắp.
Tập kết đầy đủ vật tư thiết bị tại vị trí lắp đặt.

* Lắp ống dẫn hướng.

Lắp đầu bịt cuối đáy ống, trít keo Silicon, quấn băng keo bảo vệ (cuộn keo Nano).
Lắp đầu nối.
Đưa lần lượt từng ống đã được lắp trước một đầu ống nối xuống lỗ khoan, giữ một đầu ống bằng kìm dây.
Chú ý: Lắp đặt các ống vách với một bộ các rãnh dẫn hướng về phía dự kiến có dịch chuyển. Duy trì hướng thích hợp này trong quá trình lắp đặt. Không được cố gắng sửa lại hướng của ống vách sau khi đã lắp đặt vì sẽ làm vặn ống vách.
Nối ống tiếp theo, trít keo Silicon và quấn băng keo bảo vệ.
Cứ thế triển khai đến hết chiều sâu ống.
Ống trên cùng không gá ống nối, cần được đo và cắt cho phù hợp với thực tế
Bịt đầu ống bảo vệ, quấn keo
Cân chỉnh ống, cố định ống.



* Bơm vữa cố định ống dẫn hướng

Ống đo nghiêngg cần phải được giữ cố định trong quá trình bơm vữa.
Chuẩn bị hỗn hợp vữa. Vữa cần được trộn để có cường độ tương tự như cường độ của đất.
Thành phần vữa tham khảo như sau:



Tiến hành bơm vữa lấp khe hở giữa ống dẫn hướng và nền đất xung quanh.
Ngừng bơm khi thấy vữa xuất hiện trên miệng hố khoan
Sau khi vữa đông cứng thường bị co ngót, vì vậy cần đổ thêm vữa vào lỗ khoan trước khi lắp đặt hộp bảo vệ.
Lắp đặt hộp bảo vệ.
Đợi đến khi vữa đông cứng, bắt đầu lắp đặt máy thu thập số liệu ban đầu.
Lưu ý: Trong quá trình lắp đặt ống dẫn hướng không để cho đất, chất bẩn, vữa bơm rơi vào trong ống đo nghiêng.



 


Tiến trình thu thập số liệu đo
* Phương pháp tốt

Sử dụng đầu đo và cáp điều khiển giống nhau cho mỗi khảo sát
Sử dụng bộ gá puli nếu có thể để bảo vệ cáp và cho điểm tham chiếu tốt hơn
Luôn kéo đầu dò từ dưới lên để đọc độ sâu.
Đợi 10 phút cho đầu đo hiệu chỉnh nhiệt độ trong lổ khoan.
Đợi cho số đọc ổn định mới đọc số. Nếu số đọc không ổn định thì lấy số đọc trung bình.


Hình 7: Thu thập số liệu tại hiện trường
 
* Chuẩn bị

Khi đến hiện trường, đặt thiết bị trên tấm nhựa. Nên có cả đầu.
Đo nghiêng, bộ đọc số liệu, cáp điều khiển và puli.
Mở khóa và gở nắp bảo vệ ống đo nghiêng. Gắn puli vào đầu ống.
Mở nắp bảo vệ đầu đo và cáp điều khiển.
Định tâm khớp nối với hướng đầu đo, sau đó nhấn đầu nối vào cáp.


* Định vị đầu đo

Bật đầu đọc, khởi động gia tốc kế làm giảm ảnh hưởng do bị sốc.
Nhấn đầu đo vào ống sao cho cả hai bánh xe đầu trên vào rảnh A0 (dùng tay ấn nhẹ nhàng). Nếu có dùng puli thì lấy bánh xe puli ra, ấn đầu đo vào ống rồi lắp lại bánh xe puli.
Nâng nhẹ đầu đo từ đáy ống đo. Không để đầu đo chạm đáy ống. Để cho đầu đo hiệu chỉnh nhiệt độ bên trong ống trong khoảng 5 đến 10 phút là đủ.


* Đọc số liệu

Kéo đầu đo từ chiều sâu ban đầu. Chờ cho số đọc trên đầu đọc ổn định. Ấn nút thu số đọc trục A và trục B.
Nâng đầu đo lên chiều sâu kế tiếp. Chờ cho số đọc ổn định và thu lại. Lặp lại quá trình cho đến khi đầu đo đến đỉnh ống.
Gở đầu đo và xoay góc 180 độ để cả hai bánh xe dưới vào rảnh A0.
Hạ đầu đo đến đáy ống, nâng lên chiều sâu ban đầu và tiếp tục khảo sát. Lấy số đọc tại mỗi chiều sâu cho đến khi đến đỉnh ống. Lấy đầu đo ra. Lúc này có thể cần thiết hiệu chỉnh sai số đọc nếu cần thiết.

* Xử lý số liệu đo

Đầu đo nghiêng đo góc nghiêng chứ không phải chuyển vị ngang. Góc nghiêng cung cấp thông tin chuyển vị ngang thông qua hàm sin.
Hình vẽ bên phải , cạnh huyền là các khoảng đo, nó có giá trị điển hình là 0.5m.
Cạnh đối tính bằng sin góc nghiêng đo được và cạnh huyền.
Bước tính này chuyển số liệu đo sang chuyển vị ngang.
Tổng các giá trị chuyển vị ngang thành phần thu được tại các khoảng đo.


Ta có thể thấy  hình chiếu của ống đo