TCVN 8215 : 2021 CÔNG TRÌNH THỦY LỢI - THIẾT BỊ QUAN TRẮC (Hydraulic structures - Monitoring equipment)
8 thg 3, 2023 | 10:38

TCVN 8215 : 2021 CÔNG TRÌNH THỦY LỢI - THIẾT BỊ QUAN TRẮC (Hydraulic structures - Monitoring equipment)

 



Lời nói đầu

TCVN 8215:2021 thay thế TCVN 8215:2009.

TCVN 8215:2021 do Tổng Công ty Tư vấn Xây dựng Thủy lợi Việt Nam biên soạn, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đề nghị, Tổng, cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

 

CÔNG TRÌNH THỦY LỢI - THIẾT BỊ QUAN TRẮC

Hydraulic structures - Monitoring equipment

1  Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này áp dụng trong thiết kế bố trí, thi công và nghiệm thu thiết bị quan trắc của cụm đầu mối công trình thủy lợi (đập, tràn, cống, trạm bơm) nhằm đảm bảo an toàn trong quá trình thi công và quản lý vận hành.

Tiêu chuẩn này không áp dụng cho quan trắc rung động của công trình do động đất, do thiết bị thi công hoặc do hoạt tải. Tùy thuộc đặc điểm cụ thể của từng công trình, thiết kế cần có luận chứng riêng để thực hiện (nếu cần thiết).

Tiêu chuẩn này cũng có thể áp dụng cho các công trình lớn trên hệ thống đường dẫn, hệ thống chuyển nước.

2  Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả sửa đổi, bổ sung (nếu có).

TCVN 4253  Công trình thủy lợi - Nền các công trình thủy công - Yêu cầu thiết kế;

TCVN 8304  Công tác thủy văn trong hệ thống thủy lợi;

TCVN 8477  Công trình thủy lợi - Thành phần, khối lượng khảo sát địa chất trong các giai đoạn lập dự án và thiết kế;

TCVN 9360  Quy trình kỹ thuật xác định độ lún công trình dân dụng và công nghiệp bằng phương pháp đo cao hình học;

TCVN 9399  Nhà và công trình xây dựng - Xác định chuyển dịch ngang bằng phương pháp trắc địa;

TCVN 11699  Công trình thủy lợi - Đánh giá an toàn đập.

3  Thuật ngữ và định nghĩa

3.1

Đơn nguyên đo (Measure unit)

Đoạn công trình có kết cấu vật liệu khác nhau, hoặc có cùng vật liệu và kết cấu nhưng được phân chia bởi các khớp (khe) nối mà trên đó có bố trí các thiết bị đo.

3.2

Tiết diện đo/Mặt cắt quan trắc (Measure section)

Mặt cắt ngang hay mặt cắt đứng để thể hiện vị trí, loại thiết bị đo.

3.3

Tuyến đo/Tuyến quan trắc (Measuring line)

Là đường thẳng theo phương ngang hay dọc tim công trình mà trên đó có bố trí các thiết bị đo.

3.4

Điểm đo/Điểm quan trắc (Measuring point)

Vị trí đặt từng thiết bị đo.

3.5

Thông số quan trắc (Monitoring parameters).

Những đại lượng cơ học như biến dạng, chuyển vị, ứng suất, áp lực, v.v..., xuất hiện trong các kết cấu của công trình dưới tác dụng của tải trọng.

3.6

Thiết bị quan trắc (Monitoring equipment).

Thiết bị được dùng để đo những thông số cần thiết phục vụ cho việc đánh giá trạng thái của công trình. Nó bao gồm các đầu đo/cảm biến gắn vào công trình và các dụng cụ để đọc số liệu của các đầu đo và cảm biến ấy.

3.7

Đầu đo/Cảm biến (Sensor)

Thiết bị điện tử cảm nhận những trạng thái hay quá trình vật lý ở môi trường cần khảo sát, và biến đổi thành tín hiệu điện để thu thập thông tin về trạng thái hay quá trình đó. Đầu đo/Cảm biến làm việc theo những nguyên lý khác nhau như: điện trở, dây rung, thủy lực hay quang học.

3.8

Thiết bị đo/Dụng cụ đo (Readout unit)

Thiết bị/dụng cụ dùng để đo các số liệu (đại lượng quan trắc) của các đầu đo/cảm biến.

3.9

Quan trắc thủ công (Manual monitoring)

Phương pháp quan trắc trực tiếp do con người trực tiếp thực hiện bằng trực quan thông qua các dụng cụ đo để ghi đo số liệu cho từng đầu đo/cảm biến.

3.10

Quan trắc tự động (Automatic monitoring)

Phương pháp quan trắc gián tiếp, việc ghi đo số liệu được tự động thực hiện bằng cách kết nối các cảm biến vào một hệ thống có các dụng cụ đo tự động.

3.11

Số dọc ban đầu (Initial reading or zero reading)

Số đọc đầu tiên (số đọc "0”) của thiết bị quan trắc, sau khi đã được lắp đặt vào vị trí và chuẩn bị chịu tác động cần quan trắc gây sự biến đổi số đọc.

3.12

Giá trị giới hạn (Limited values)

Giá trị của thông số xem xét của công trình, được xác định theo lý thuyết cho điều kiện bất lợi nhất mà khi giá trị quan trắc lớn hơn giá trị này thì cần phải có các biện pháp kỹ thuật can thiệp đến công trình.

4  Quy định chung

4.1  Nội dung quan trắc phụ thuộc vào cấp, loại và hình thức công trình thực hiện theo quy định tại điều 5.1.

4.2  Quan trắc công trình phải được thực hiện liên tục ngay từ khi mở móng xây dựng, trong suốt quá trình thi công và khai thác vận hành.

4.3  Công tác lưu trữ, quản lý và sử dụng tài liệu quan trắc:

1) Công tác lưu trữ, quản lý và sử dụng tài liệu quan trắc thực hiện theo các quy định về quản lý hồ sơ công trình;

2) Các kết quả quan trắc cần được phân tích, tính toán, tổng hợp lưu trữ để sử dụng và cung cấp khi có yêu cầu;

4.4  Hồ sơ thiết kế quan trắc gồm quy trình lắp đặt, quy trình quan trắc cùng các biểu mẫu thống nhất để ghi chép số liệu quan trắc.

4.5  Yêu cầu về tài liệu kỹ thuật làm căn cứ để thiết kế quan trắc:

1) Các quy chuẩn, tiêu chuẩn, tài liệu kỹ thuật có liên quan đến công tác thiết kế và thi công lắp đặt thiết bị quan trắc;

2) Hồ sơ khảo sát, thiết kế công trình (đối với công trình xây dựng mới), báo cáo đánh giá hiện trạng và hồ sơ hoàn công (nếu có) của công trình đã xây dựng (đã có).

4.6  Khi thiết kế, thi công lắp đặt bổ sung (hoặc thay thế) hệ thống quan trắc cho các công trình đã có, thì tùy thuộc vào hiện trạng, khả năng thực hiện, số liệu quan trắc (nếu có) và cấp của công trình để luận chứng làm cơ sở thiết kế lắp đặt một phần hay toàn bộ các nội dung quan trắc theo quy định tại điều 5.1. Quá trình thiết kế, thi công lắp đặt và nghiệm thu hệ thống quan trắc cho các công trình đã có thực hiện tương ứng theo các quy định trong tiêu chuẩn này.

4.7  Tùy thuộc vào điều kiện cụ thể của từng công trình để lựa chọn và đề xuất các hình thức quan trắc (thủ công hoặc tự động) quy định tại điều 5.2 thông qua việc phân tích so sánh về kinh tế - kỹ thuật và yêu cầu về công tác quản lý vận hành. Thiết bị quan trắc nên bố trí theo từng tuyến đo vuông góc với trục (tim) của công trình để thuận tiện cho việc kết nối và quan trắc.

4.8  Bố trí thiết bị đo phục vụ cho quan trắc đặc biệt (nếu cần thiết) cũng như quan trắc tạm thời trong thời gian thi công nên tập trung vào một khối, một đoạn công trình (một đơn nguyên đo) đại diện quan trọng nhất mà dựa vào đó có thể đánh giá được sự làm việc của toàn bộ công trình.

4.9  Thiết kế quan trắc phải đảm bảo yêu cầu theo quy định tại điều 5.3.

4.10  Thi công và nghiệm thu hệ thống thiết bị quan trắc phải tuân thủ hồ sơ thiết kế được phê duyệt.

5  Nội dung, phương pháp và thiết bị, yêu cầu về thiết kế hệ thống quan trắc

5.1  Nội dung quan trắc

5.1.1  Nội dung quan trắc đối với công trình đất, đá (đập đất, đất đá hỗn hợp và đá đổ) thực hiện theo quy định tại Bảng 1.

Bảng 1 - Nội dung quan trắc đối với công trình đất, đá

TT

Nội dung quan trắc

Cấp công trình

Đặc biệt

I

II

III

IV

1

Quan trắc thấm

 

 

 

 

 

1.1

Quan trắc mực nước thượng và hạ lưu

+

+

+

+

+

1.2

Quan trắc đường bão hòa trong thân đập đất, thân đập đất đá hỗn hợp và áp lực thấm nền công trình

+

+

+

+

 

1.3

Quan trắc thấm vòng qua vai công trình

(+)

(+)

(+)

(+)

 

1.4

Quan trắc lưu lượng thấm hạ lưu, mái đào hai bên vai đập (nếu cần thiết)

+

+

+

+

 

1.5

Quan trắc áp lực kẽ rỗng

+

+

 

 

 

2

Quan trắc chuyển vị

 

 

 

 

 

2.1

Quan trắc lún (chuyển vị đứng)

+

+

+

+

+

2.2

Quan trắc chuyển vị ngang (nghiêng, lệch)

+

+

+

+

+

3

Quan trắc biến dạng, áp lực đất, đá lên kết cấu bê tông, bê tông cốt thép nằm trong công trình

+

+

 

 

 

4

Quan trắc ứng suất

+

+

 

 

 

5

Quan trắc áp lực nước, áp lực mạch động của dòng chảy

+

+

 

 

 

6

Quan trắc khí tượng thủy văn, thủy lực phạm vi công trình

+

+

+

+

 

7

Quan trắc độ mở cống, tràn (nếu có)

+

+

+

+

+

CHÚ THÍCH:

1) Cấp công trình theo quy định hiện hành và các tài liệu khác có liên quan. Đối với các công trình đã có thì tùy thuộc vào hiện trạng, khả năng thực hiện, số liệu quan trắc (nếu có), cấp của công trình để luận chứng làm cơ sở lắp đặt một phần hay toàn bộ các nội dung quan trắc nêu trong Bảng 1.

2) Quan trắc thấm vòng qua vai công trình (+) chỉ thực hiện khi vai công trình đặt trên các lớp đất, đá có hệ số thấm lớn hơn 1 x 10-4 cm/s (theo TCVN 4253).

 

5.1.2  Nội dung quan trắc đối với công trình bê tông và bê tông cốt thép (đập, tường chắn, cống lấy nước, tràn xả lũ, đập vòm, trạm bơm và cống đồng bằng) thực hiện theo quy định tại Bảng 2.

Bảng 2 - Nội dung quan trắc đối với công trình bê tông, bê tông cốt thép

TT

Nội dung quan trắc

Cấp công trình

Đặc biệt

I

II

III

IV

1

Quan trắc thấm

 

 

 

 

 

1.1

Quan trắc mực nước thượng và hạ lưu

+

+

+

+

+

1.2

Quan trắc áp lực thấm nền

+

+

+

 

 

1.3

Quan trắc thấm vòng qua vai công trình

(+)

(+)

(+)

(+)

 

1.4

Quan trắc lưu lượng thấm qua khớp nối bên trong công trình, mái đào hai bên vai đập (nếu cần thiết)

+

+

+

 

 

2

Quan trắc chuyển vị

 

 

 

 

 

2.1

Quan trắc lún (chuyển vị đứng)

+

+

+

+

+

2.2

Quan trắc chuyển vị ngang (nghiêng, lệch)

+

+

+

+

+

2.3

Quan trắc độ mở rộng hoặc thu hẹp của khớp nối, khe nứt

+

+

+

 

 

3

Quan trắc nhiệt độ

+

+

 

 

 

4

Quan trắc ứng suất

+

+

 

 

 

5

Quan trắc áp lực kéo cốt thép (ứng lực trong cốt thép)

+

+

+

 

 

6

Quan trắc áp lực nước, áp lực mạch động của dòng chảy

+

+

 

 

 

7

Quan trắc khí tượng thủy văn, thủy lực phạm vi công trình

+

+

+

+

 

8

Quan trắc độ mở cống, tràn (nếu có)

+

+

+

+

+

CHÚ THÍCH:

1) Cấp công trình theo quy định hiện hành và các tài liệu khác có liên quan. Đối với các công trình đã có thì tùy thuộc vào hiện trạng, khả năng thực hiện, số liệu quan trắc (nếu có), cấp của công trình để luận chứng làm cơ sở lắp đặt một phần hay toàn bộ các nội dung quan trắc nêu trong Bảng 2.

2) Quan trắc thấm vòng qua vai công trình (+) chỉ thực hiện khi vai công trình đặt trên các lớp đất, đá có hệ số thấm lớn hơn 1 x 10-4 cm/s (theo TCVN 4253).

5.2  Phương pháp và thiết bị quan trắc

5.2.1  Phương pháp quan trắc là phương pháp ghi đo số liệu, bao gồm hai phương pháp chính là: Phương pháp quan trắc trực tiếp (đo thủ công) và phương pháp quan trắc gián tiếp (đo bán tự động và đo tự động). Trong một công trình có thể tồn tại song song cả hai phương pháp. Việc lựa chọn phương pháp quan trắc phụ thuộc vào nội dung quan trắc, loại thiết bị và điều kiện kinh tế - kỹ thuật của công trình, cụ thể như sau:

1)  Quan trắc trực tiếp (đo thủ công):

Quan trắc trực tiếp áp dụng đối với các nội dung có thể quan trắc từ trên bề mặt công trình như: quan trắc lún và chuyển vị, mực nước thượng hạ lưu, lưu lượng thấm, đường bão hòa. Phương pháp này do con người trực tiếp thực hiện bằng trực quan thông qua các dụng cụ đo cầm tay di động (các thiết bị đo đạc chuyên dụng, các thiết bị đọc xách tay - readout box) kết nối và đọc dữ liệu tại vị trí lắp đặt (điểm đo hoặc tại hộp đấu nối cáp truyền tín hiệu từ các điểm đo) ở hiện trường, theo lịch quan trắc định kỳ trong hồ sơ thiết kế hoặc theo quy định tại điều 8.3.2.

2)  Quan trắc gián tiếp (đo bán tự động và đo tự động):

Quan trắc gián tiếp có thể áp dụng cho tất cả các nội dung quan trắc. Phương pháp này không do con người trực tiếp thực hiện mà do các thiết bị đo tự động; truyền số liệu về trung tâm thu thập, phân tích, xử lý; thời gian quan trắc được cài đặt đảm bảo cập nhật liên tục theo yêu cầu trong hồ sơ thiết kế được duyệt hoặc theo quy định tại điều 8.3.2. Quan trắc gián tiếp bao gồm 2 phương pháp là bán tự động và tự động.

a)  Phương pháp đo bán tự động (đo thủ công và lưu trữ số liệu tự động): Hệ thống được trang bị các cảm biến được kết nối với thiết bị thu thập số liệu để định kỳ đo và tự động lưu trữ số liệu vào bộ nhớ của thiết bị, kết nối thiết bị thu thập với máy tính để lấy thông tin.

b)  Phương pháp đo tự động (đo tự động và cập nhật số liệu trực tuyến): Về cơ bản phương pháp này tương tự như phương pháp bán tự động, nhưng thiết bị thu thập số liệu được kết nối liên tục với máy tính tại công trình, có thể xem số liệu cập nhật liên tục, truy xuất thông tin quá khứ trên máy tính. Một mức độ phát triển cao hơn nữa là số liệu được cập nhật qua mạng internet tới máy chủ tại trung tâm thông tin để có thể truy xuất mọi lúc, mọi nơi.

5.2.2  Thiết bị quan trắc bao gồm hai loại chính sau đây:

1)  Thiết bị đo (dụng cụ đo) thủ công:

Là các thiết bị sử dụng trong phương pháp quan trắc trực tiếp từ trên bề mặt công trình. Các thiết bị này thông thường là các thiết bị chuyên dụng (thước thép, dây đo mực nước, các thiết bị đo địa hình), các thiết bị đọc xách tay (readout box) di động dùng để đo số liệu trực tiếp từ các mốc quan trắc, các đầu đo (cảm biến - sensor) tại vị trí lắp đặt ngay tại hiện trường khi các thiết bị đọc, ghi tự động không có hoặc có nhưng chưa kịp lắp đặt (hoặc bị trục trặc). Các thiết bị đo thủ công nên đáp ứng được các yêu cầu sau đây:

a)  Đảm bảo đo được giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất nhưng dải đo không vượt quá 1,5 lần giá trị lớn nhất và không nhỏ hơn 1,5 lần giá trị nhỏ nhất cần đo;

 

THIẾU TRANG 9

 

- Thiết bị phải đảm bảo loại bỏ ảnh hưởng của sét lan truyền và hoạt động liên tục không phụ thuộc vào điện lưới tối thiểu là 72 h. Nên thiết kế sử dụng nguồn cấp năng lượng từ pin năng lượng mặt trời với ắc quy (hoặc pin) có dung lượng lưu trữ phù hợp.

CHÚ THÍCH:

1)  Thiết bị đo thủ công và thiết bị đo tự động phải được phân chia cụ thể trong hồ sơ thiết kế về thời gian lắp đặt, thời gian hoạt động trong thời kỳ thi công xây dựng và thời kỳ vận hành khai thác;

2)  Nên trang bị thiết bị, dụng cụ do thủ công nếu điều kiện kỹ thuật cho phép để so sánh, hiệu chuẩn thiết bị đo tự động;

3)  Danh mục và ký hiệu các thiết bị đo tham khảo Phụ lục A.

5.3  Yêu cầu về thiết kế hệ thống quan trắc

Thiết kế hệ thống quan trắc và mức độ hoàn thiện theo các giai đoạn thiết kế phải đáp ứng được các yêu cầu sau đây;

5.3.1  Giai đoạn lập báo cáo đề xuất chủ trương đầu tư hoặc lập báo cáo nghiên cứu tiền khả thi:

1)  Sự cần thiết phải bố trí thiết bị quan trắc;

2)  Đề xuất nguyên tắc, nội dung và đối tượng cần quan trắc;

3)  Sơ bộ về khối lượng thiết bị và vốn đầu tư.

5.3.2  Giai đoạn lập báo cáo nghiên cứu khả thi;

1)  Sự cần thiết phải bố trí thiết bị quan trắc;

2)  Đề xuất nguyên tắc, nội dung và đối tượng cần quan trắc;

3)  Xác định khối lượng thiết bị và vốn đầu tư;

4)  Kiến nghị (nếu cần thiết) về chế độ quan trắc đặc biệt. Đề cương nhiệm vụ quan trắc đặc biệt phải làm rõ được các nội dung: Sự cần thiết, nội dung cần quan trắc, phạm vi quan trắc, thiết bị, vốn đầu tư và thời gian thực, hiện (bắt đầu, kết thúc).

5.3.3  Giai đoạn lập thiết kế kỹ thuật đối với công trình thiết kế 3 bước:

1)  Bố trí các tuyến quan trắc trên mặt bằng và các mặt cắt công trình;

2)  Bố trí thiết bị đo trong mỗi tuyến, mỗi mặt cắt;

3)  Sơ đồ bố trí hệ thống dây dẫn từ thiết bị đo đến thiết bị thu nhận, xử lý phân tích dữ liệu;

4)  Bảng thống kê danh mục số lượng, chủng loại, thông số kỹ thuật thiết bị đo và thiết bị thu nhận, xử lý phân tích dữ liệu;

5)  Dự toán chi tiết xây dựng và lắp đặt thiết bị quan trắc trong dự toán công trình.

5.3.4  Giai đoạn lập báo cáo kinh tế - kỹ thuật hoặc thiết kế bản vẽ thi công:

1)  Thiết kế lắp đặt cho mỗi loại thiết bị đo;

2)  Thiết kế chi tiết từng tuyến dẫn từ thiết bị đo đến thiết bị thu nhận, xử lý phân tích dữ liệu;

3)  Thiết kế chi tiết, kết cấu của các thiết bị đo (nếu chưa có thiết kế mẫu);

4)  Thiết kế lắp đặt thiết bị đo, thu nhận, xử lý phân tích dữ liệu; thống kê danh mục về số lượng, chủng loại và thông số kỹ thuật, vị trí đặt thiết bị đo, thiết bị thu nhận, trong từng mặt cắt và toàn bộ công trình;

5)  Dự toán chi tiết từng nội dung, đối tượng quan trắc.

6.  Thiết kế và lắp đặt thiết bị quan trắc

6.1  Quan trắc thấm

6.1.1  Nội dung quan trắc thấm bao gồm:

1)  Quan trắc mực nước thượng và hạ lưu công trình;

2)  Quan trắc đường bão hòa trong thân và áp lực thấm nền công trình;

3)  Quan trắc thấm vòng qua vai (mang) công trình;

4)  Quan trắc lưu lượng thấm hạ lưu công trình và quan trắc lưu lượng thấm mái đào hai bên công trình (nếu cần thiết);

5)  Quan trắc lưu lượng thấm qua khớp nối bên trong công trình (đối với công trình bê tông và bê tông cốt thép) và quan trắc lưu lượng thấm mái đào hai bên công trình (nếu cần thiết);

6)  Quan trắc áp lực kẽ rỗng (đối với công trình đất đá).

6.1.2  Quan trắc mực nước thượng và hạ lưu công trình

6.1.2.1  Mạng lưới quan trắc mực nước thượng lưu công trình được thiết kế như sau:

1)  Phần công trình nằm ở lòng sông cứ cách nhau từ 100 m đến dưới 150 m bố trí một tuyến quan trắc.

2)  Phần công trình nằm trên thềm sông cứ cách nhau từ 150 m đến 250 m bố trí một tuyến quan trắc.

3)  Số lượng tuyến quan trắc phụ thuộc vào chiều dài công trình, nhưng không được ít hơn một (là tuyến tại vị trí sâu nhất). Vị trí tuyến nên bố trí trùng với các tuyến quan trắc thấm khác và gần với bậc thang lên xuống mái thượng lưu để thuận tiện cho việc quan trắc và sửa chữa (xem Hình 1).

4)  Số lượng điểm quan trắc (a, làm tròn khi tính toán) trên một tuyến xác định theo công thức (1):

a = [(MNMAXTK - MNchet) / 2] x 1,2 + 1                 (1).

Trong đó:

MNMAXTK: là cao trình mực nước lớn nhất thiết kế, m.

MNchet: là cao trình mực nước chết, m.

5) Ngoài ra, tại các vị trí cửa vào các công trình đầu mối như: cống lấy nước, tràn xả lũ, trạm bơm v.v... tối thiểu phải có một điểm quan trắc mực nước.

6)  Vị trí của điểm quan trắc đầu tiên (đầu tuyến) có cao trình thấp hơn cao trình mực nước chết 1,0 m, vị trí điểm quan trắc cuối tuyến phải thấp hơn cao trình mực nước lớn nhất thiết kể từ 0,5 m đến 1,0 m. Đỉnh của điểm quan trắc (cột thủy chí) trước phải cao hơn từ 0,3 m đến 0,4 m so với đáy của cột thủy chí tiếp theo trên cùng 1 tuyến quan trắc.

6.1.2.2  Mạng lưới quan trắc mực nước hạ lưu công trình được thiết kế như sau:

1)  Phần hạ lưu trong phạm vi công trình cử cách nhau từ 150 m đến 250 m bố trí một tuyến quan trắc. Số lượng tuyến quan trắc phụ thuộc vào chiều dài đập, nhưng không được ít hơn một (là tuyến tại vị trí sâu nhất). Vị trí tuyến quan trắc nên bố trí trùng với các tuyến quan trắc thấm khác và gần với bậc lên xuống mái hạ lưu để thuận tiện cho việc quan trắc và sửa chữa (xem Hình 1).

2)  Số lượng điểm quan trắc (b, làm tròn khi tính toán) trên một tuyến xác định theo công thức (2):

b = [(HLmax - HLmin) / 2] x 1,2 + 1                    (2).

Trong đó:

HLmax: là cao trình mực nước lớn nhất ở hạ lưu, m.

HLmin: là cao trình mực nước thấp nhất ở hạ lưu, m.

3)  Ngoài ra, tại các vị trí cửa ra các công trình đầu mối như: cống lấy nước, tràn xà lũ, trạm bơm v.v... tối thiểu phải có một điểm quan trắc mực nước.

4)  Dọc theo kênh xả sau tràn bố trí hai tuyến quan trắc mực nước dọc theo hai bên mặt trong tường cánh. Trên một tuyến, từ 30 m đến 50 m có một điểm quan trắc. Trong mọi trường hợp tại mỗi vị trí như dốc nước, bể tiêu năng, kênh xả sau bể tiêu năng tối thiểu phải có một điểm quan trắc.

5)  Vị trí của điểm quan trắc đầu tiên (đầu tuyến) có cao trình thấp hơn cao trình mực nước lớn nhất ở hạ lưu 1 m, vị trí điểm quan trắc cuối tuyến phải thấp hơn cao trình mực nước thấp nhất ở hạ lưu 1 m. Đỉnh của điểm quan trắc (cột thủy chí) trước phải cao hơn từ 0,3 m đến 0,4 m so với đáy cột thủy chí tiếp theo trên cùng một tuyến quan trắc.




CHÚ DẪN:

1 - Cột đo mực nước thượng lưu (ĐN)

2 - Cột đo mực nước hạ lưu (ĐN-HL)

3 - Thiết bị quan trắc đường bão hòa thân đập (BH)

4 - Thiết bị quan trắc áp lực nước thấm lên nền đập (AKT)

5 - Mốc quan trắc lún mặt (MM)

6 - Mốc quan trắc chuyển vị ngang (MN)

7 - Trạm thu thập số liệu quan trắc tự động

 

Hình 1 - Bố trí hệ thống quan trắc cao độ mực nước trước và sau công trình

6.1.2.3  Thiết bị quan trắc

Để quan trắc mực nước thượng, hạ lưu công trình cần tiến hành kết hợp cả hai thiết bị đo thủ công và thiết bị đo tự động, cụ thể như sau:

1) Thiết bị đo thủ công là các cột đo nước (cột thủy chí) bao gồm: thước thép dài 2 m (chia nhỏ đến cm) có vạch sơn được gắn trực tiếp trên cột bê tông (có móng cột chôn sâu vào đất đắp hoặc đất đá nền ổn định tối thiểu 0.5m) đặt ở mái công trình, gắn vào tường (trụ) bê tông hoặc vạch sơn trực tiếp vào kết cấu bê tông công trình tại vị trí ít bị ảnh hưởng của sóng, gió như cửa vào, cửa ra, tường cánh của các công trình đầu mối: cống lấy nước, tràn xả lũ, trạm bơm, v.v... (xem Phụ lục B).

2)  Thiết bị đo tự động là các cảm biến được lắp đặt trong ống bảo vệ (xem Phụ lục B) có các yêu cầu kỹ thuật như quy định tại điều 5.2.2 và các yêu cầu sau đây:

a)  Thiết bị đo tự động phải được lắp đặt trên cùng tuyến đo với thiết bị đo thủ công: Trên 1 tuyến đo đối với công trình cấp III, cấp IV lắp đặt 1 cảm biến ở cao trình dưới mực nước chết (ở thượng lưu) và dưới mực nước thấp nhất (ở hạ lưu) 1 m; đối với công trình cấp II, cấp I, cấp đặc biệt thì cứ 30 m cột nước lắp đặt thêm 1 cảm biến đến cao trình dưới mực nước dâng bình thường (ở thượng lưu) 10 m và dưới mực nước lớn nhất (ở hạ lưu) 5 m. Tại các vị trí cửa vào và cửa ra các công trình đầu mối như: cống lấy nước, tràn xả lũ, trạm bơm v.v... tối thiểu phải có một cảm biến đo mực nước tự động lắp đặt cách đáy cột đo nước 0.5m;

b)  Nên sử dụng cảm biến đo kiểu áp lực để giảm ảnh hưởng của sóng trên mặt nước tới kết quả đo và thuận tiện cho công tác bảo vệ cũng như lắp đặt;

c)  Nên sử dụng thiết bị có khả năng giảm thiểu hoặc chống nhiễu, có tín hiệu ra dạng số hoặc tần số;

d)  Hộp đấu nối, thiết bị thu thập số liệu cần được đặt trên bề mặt công trình cao hơn mực nước lớn nhất thiết kế tối thiểu 1,5 m;

e)  Độ chính xác: ≤ ± 0,1% nhưng không quá ± 1 cm.

6.1.3  Quan trắc đường bão hòa trong thân và áp lực nước thấm lên nền công trình

6.1.3.1  Quan trắc đường bão hòa trong thân công trình đập đất và đập đất đá hỗn hợp

Mạng lưới quan trắc đường bão hòa trong thân đập được thiết kế như sau:

1) Dọc tim đập bố trí các tuyến quan trắc theo các mặt cắt ngang, mật độ các tuyến như sau:

- Phần lòng sông cứ cách nhau từ 100 m đến 150 m bố trí một tuyến quan trắc;

- Phần thềm sông cứ cách nhau từ 150 m đến 250 m bố trí một tuyến quan trắc;

- Tuyến quan trắc nên đặt ở những vị trí có sự thay đổi về địa chất nền hoặc kết cấu thân đập. Trong mọi trường hợp số lượng tuyến quan trắc cho mỗi đập không ít hơn ba, bao gồm: một tuyến tại vị trí sâu nhất (lòng sông) và hai tuyến bố trí hai bên vai đập;

- Vị trí tuyến quan trắc nên bố trí trùng với các tuyến quan trắc thấm khác để thuận tiện cho việc quan trắc và sửa chữa (xem Hình 2).

2)  Số lượng ống đo áp (điểm đo) trong một tuyến tùy thuộc chiều cao, hình thức và kết cấu đập nhưng không được ít hơn bốn, trong đó bố trí một ống ở mái thượng lưu trên mực nước lớn nhất thiết kế 0,5 m; từ 1 ống đến 2 ống trên đỉnh đập nhưng phải nằm ngoài phạm vi đường giao thông; từ 2 ống đến 3 ống trên mái hạ lưu, tốt nhất là tại cơ hạ lưu và trước thiết bị tiêu nước (nếu có). Thiết bị đo hoặc cảm biến tại điểm quan trắc phải được đặt trong các ống đo áp và phải bố trí thấp hơn từ 1 m đến 2 m so đường bão hòa dự kiến của thiết kế (đối với công trình xây dựng mới) và thấp hơn từ 2 m đến 3 m so với mực nước trong thân công trình đã xây dựng.




CHÚ DẪN:

1 - Mốc quan trắc lún mặt;

2 - Mốc quan trắc chuyển vị;

3 - Các ống đo áp trong lõi;

4 - Các ống đo áp đặt trong nền;

5 - Hành lang quan trắc.

 

Hình 2 - Bố trí quan trắc đường bão hòa, quan trắc áp lực thấm và quan trắc lún trên một tuyến quan trắc (tuyến đo) của đập

6.1.3.2  Quan trắc áp lực thấm lên nền công trình

Bố trí thiết bị quan trắc áp lực thấm (áp lực kế) trên mặt cắt ngang của công trình theo các tuyến đo và phải đáp ứng các yêu cầu sau đây:

1)  Các tuyến quan trắc áp lực thấm được bố trí vuông góc với trục tim công trình. Số lượng tuyến được xác định bởi điều kiện địa chất nền, quy mô, kích thước công trình, cụ thể:

- Đối với công trình đất khoảng cách giữa các tuyến như quy định đối với quan trắc đường bão hòa;

- Đối với công trình bê tông khoảng cách giữa các tuyến không được lớn hơn 40 m;

- Số lượng tuyến quan trắc áp lực thấm trên một công trình không nhỏ hơn ba: một tuyến ở giữa, còn lại ở hai bên thềm hoặc hai vai công trình nối tiếp với bờ.

2)  Số lượng điểm đo (ống đo áp) trong một tuyến khoảng từ 3 điểm đến 5 điểm, được bố trí ở những điểm đặc trưng của đường viền thấm, bố trí ở ngay phía trước và sau thiết bị chống thấm.

3)  Trường hợp ngay dưới nền công trình có các tầng chứa nước, đất đá có hệ số thấm lớn thì phải bố trí thêm các thiết bị quan trắc áp lực thấm ở các tầng chứa nước này. (xem Hình 3)




Hình 3 - Bố trí thiết bị quan trắc áp lực thấm trong các tầng chứa nước dưới nền công trình

4)  Trường hợp công trình có nhiều loại vật liệu khác nhau (ví dụ: công trình có đơn nguyên bằng đất, đơn nguyên bằng bê tông, đơn nguyên bằng đá xây, v.v...) thì trên mỗi đơn nguyên này, tại khu vực tiếp giáp phải bố trí một tuyến quan trắc có từ 3 điểm đo đến 5 điểm đo áp lực thấm.

5)  Đối với đập có kết cấu chống thấm kiểu tường tâm, tường nghiêng bằng vật liệu ít thấm nước (đất, bê tông) thì phải bố trí các thiết bị quan trắc như quy định tại mục 6 điều 6.1.3.2 để kiểm tra hiệu quả làm việc của tường.

6)  Nền công trình xử lý thấm bằng màn chắn kiểu phun xi măng hay cừ (thép, bê tông, v.v...), phải bố trí thiết bị quan trắc để đánh giá hiệu quả làm việc của màn chắn, mỗi tuyến bố trí tối thiểu ba điểm đo:

- Điểm đo thứ nhất đặt trước màn chắn, độ sâu dưới mặt tiếp xúc của công trình với nền khoảng 2m;

- Điểm đo thứ hai đặt sát sau màn chắn, độ sâu bằng tứ 0,5 lần đến 0,7 lần chiều sâu của màn chắn;

- Những điểm đo tiếp sau bố trí nông hơn, điểm đo cuối cùng phải đặt sát mặt tiếp xúc giữa công trình và nền.

CHÚ THÍCH: Trường hợp đất đá dưới nền công trình có hệ số thấm nhỏ hơn yêu cầu của thiết kế và nền công trình không tiến hành xử lý chống thấm thì không cần bố trí thiết bị quan trắc áp lực thấm lên nền công trình.

6.1.3.3  Thiết bị quan trắc

Để quan trắc đường bão hòa và áp lực thấm lên nền công trình cần tiến hành kết hợp cả hai thiết bị đo thủ công và thiết bị đo tự động, cụ thể như sau:

1)  Thiết bị đo thủ công là cuộn dây đo nước chạy bằng pin (Water Level Meter) có chiều dài lớn hơn chiều sâu đo ít nhất 1 m.

2)  Thiết bị đo tự động là các cảm biến đo áp lực (áp lực kế) được lắp đặt trong ống bảo vệ, cáp truyền tín hiệu, thiết bị thu thập số liệu, v.v... (xem Phụ lục B) có các yêu cầu kỹ thuật như quy định tại điều 5.2.2 và các yêu cầu sau đây:

- Vị trí lắp đặt cảm biến đảm bảo có thể đo được tới mực nước thấp nhất theo thiết kế;

- Các áp lực kế đặt sẵn vào điểm cần quan trắc ngay từ khi thi công. Đối với nền cát mịn phải thiết kế lớp bảo vệ đảm bảo không bị tắc.

- Nên sử dụng thiết bị có khả năng giảm thiểu hoặc chống nhiễu;

- Thiết bị thu thập số liệu cần được đặt cao hơn mặt công trình tối thiểu 0,5 m;

- Việc theo dõi và quan trắc các thông số quan trắc trong quá trình thi công ngay tại hiện trường khi các thiết bị đọc, ghi tự động chưa được lắp đặt, được thực hiện bằng thiết bị đọc xách tay.

- Độ chính xác: ≤ ± 0,1%.

6.1.4  Quan trắc thấm vòng qua vai (mang) công trình

6.1.4.1  Quan trắc thấm vòng qua vai công trình thực hiện theo quy định tại điều 5.1.1 và 5.1.2 khi vai công trình đặt trên các lớp đất, đá có hệ số thấm lớn hơn 1 x 10-4 cm/s (yêu cầu về thiết kế nền công trình thủy công theo TCVN 4253).

6.1.4.2  Tuyến quan trắc thấm vòng chỉ bố trí tại vai (mang) công trình, nằm ngoài phạm vi xử lý chống thấm và kéo dài đến hết sườn (đồi) núi hoặc dải thềm mà vai công trình tựa vào, khoảng cách giữa các tuyến không lớn hơn 40 m và ít nhất mỗi vai phải có 1 tuyến quan trắc.

6.1.4.3  Nguyên tắc bố trí, số lượng và thiết bị đo tương tự như quan trắc đường bão hòa quy định tại điều 6.1.3 nhưng áp dụng đối với mực nước ngầm dự kiến tại vai công trình.

6.1.5  Quan trắc lưu lượng thấm hạ lưu (đối với công trình đất, đá: đập đất, đất đá hỗn hợp, đá đổ) và quan trắc lưu lượng thấm mái đào hai bên vai đập

6.1.5.1  Để xác định lưu lượng thấm hạ lưu đập, tại chân mái hạ lưu đập đặt các rãnh tập trung nước ở những điểm cần đo lưu lượng. Các điểm đo lưu lượng thông thường được bố trí ở nơi có cao độ thấp nhất của các rãnh tập trung nước và cách nhau không quá 250 m. Số lượng điểm đo tối thiểu là ba, trong đó một ở khu vực lòng sông còn lại là ở hai bên vai đập.

6.1.5.2  Thiết bị đo lưu lượng (xem Phụ lục B) thường sử dụng là đập tràn kiểu tam giác, kiểu thành mỏng (đo thủ công) hoặc các cảm biến đo lưu lượng nước (đo tự động) đáp ứng theo yêu cầu như quy định tại điều 5.2.2

6.1.5.3  Trường hợp cần thiết phải quan trắc lưu lượng thấm ở mái đào hai bên vai đập thực hiện như quy định tại điều 6.1.5.1 và 6.1.5.2, áp dụng với mái đào từng bên vai đập.

6.1.6  Quan trắc lưu lượng thấm qua khớp nối bên trong công trình (đối với công trình bê tông và bê tông cốt thép) và quan trắc lưu lượng thấm mái đào hai bên công trình

6.1.6.1  Để đo lưu lượng thấm qua khớp (khe) nối bên trong công trình (hoặc trong hành lang thu nước của công trình) bê tông, bê tông cốt thép cần đặt các máng (hoặc ống) thu, tập trung nước và dẫn ra các thiết bị đo lưu lượng. Các điểm đo lưu lượng bố trí cách nhau từ (100 đến 200) m tại điểm đầu, điểm giữa và điểm cuối của máng (ống) tập trung nước hoặc hành lang thu nước.

6.1.6.2  Thiết bị đo lưu lượng tương tự như thiết bị đo lưu lượng thấm hạ lưu, quy định tại điều 6.1.5.

6.1.6.3  Trường hợp cần thiết phải quan trắc lưu lượng thấm ở mái đào hai bên công trình thực hiện như quy định tại điều 6.1.6.1 và 6.1.6.2, áp dụng với mái đào từng bên công trình.

6.1.7  Quan trắc áp lực kẽ rỗng

6.1.7.1  Quan trắc áp lực kẽ rỗng chỉ tiến hành đối với công trình đất, đá (đập đất, đất đá hỗn hợp, đập đá đỗ) cấp I và cấp đặc biệt, có thân đập, tường tâm hoặc tường nghiêng là đất sét hoặc á sét nặng. Đối với công trình đất, đá cấp II, cấp III và cấp IV chỉ tiến hành khi có chế độ quan trắc đặc biệt.

6.1.7.2  Tuyến quan trắc nên bố trí trùng với tuyến quan trắc đường bão hòa trong thân đập. Trên một tuyến quan trắc, theo chiều cao công trình cách nhau từ 15 m đến 20 m bố trí một tuyến đo trên mặt cắt ngang của đập. Số lượng thiết bị đo (các áp lực kế) trong một tuyến đo ngang phụ thuộc vào bề rộng mặt cắt đập nhưng không ít hơn 5 (xem Hình 4).

6.1.7.3  Các áp lực kế đặt sẵn vào vị trí cần đo ngay trong thời gian thi công. Việc bố trí hệ thống dây dẫn từ các áp lực kế ra vị trí đọc số liệu điểm quan trắc có thể sử dụng hành lang khoan phụt, nếu không có hành lang khoan phụt thì bố trí một buồng đặc biệt ở chân đập hạ lưu nơi không ngập nước.

6.1.7.4  Áp lực kế có cấu tạo giống như áp lực kế đo áp lực đất, nước và phải đáp ứng theo yêu cầu như quy định tại điều 5.2.2.




CHÚ DẪN:

1 - Các ống đo áp quan trắc đường bão hòa trong thân đập.

3 - Ống đo áp quan trắc áp lực thấm nền đập.

2 - Áp lực kế (piezometer) quan trắc áp lực kẽ rỗng trong thân đập.

 

Hình 4 - Bố trí thiết bị quan trắc kẽ rỗng trong thân đập

6.2  Quan trắc chuyển vị

6.2.1  Nội dung quan trắc chuyển vị bao gồm:

1)  Quan trắc lún (chuyển vị đứng);

2)  Quan trắc chuyển vị ngang (nghiêng, lệch);

3)  Quan trắc độ mở rộng hoặc thu hẹp của khớp (khe) nối, khe nứt.

6.2.2  Quan trắc lún (chuyển vị đứng)

6.2.2.1  Quan trắc lún mặt

Để quan trắc lún mặt của công trình sử dụng phương pháp quan trắc trực tiếp (trắc đạc) theo quy định trong TCVN 9360, thông qua hệ thống mốc mặt (xem Phụ lục B), bố trí cụ thể như sau:

1)  Đối với công trình đất, đá: đập đất, đập đất đá hỗn hợp, đập đá đổ (xem Hình 5)

a)  Số lượng tuyến quan trắc quy định như sau:

- Phần bãi (thềm sông) và vai đập (sườn đồi, núi) các tuyến quan trắc cách nhau từ 150 m đến 250 m;

- Phần lòng sông các tuyến quan trắc cách nhau từ 100 m đến 150 m;

- Trong mọi trường hợp phải có ít nhất ba tuyến quan trắc: một tuyến bố trí ở lòng sông (lòng khe) và hai tuyến còn lại ở hai bên vai công trình.

b)  Trong những trường hợp sau đây, tuyến quan trắc lún mặt phải bố trí bổ sung tại các vị trí:

- Có chiều cao công trình biến đổi đột ngột: cao trình chênh lệch trên 5 m;

- Địa chất nền phức tạp cấp III (C) (theo quy định tại TCVN 8477);

- Tuyến công trình cong có góc ngoặt vượt quá 15°.

c)  Số lượng mốc trong mỗi tuyến quy định như sau:

- Trên đỉnh đập bố trí 2 mốc ở gần 2 mép thượng, hạ lưu đập và nằm ngoài phạm vi đường giao thông;

- Trên mái hạ lưu đập bố trí mốc trên các cơ đập, khi không có cơ thì bố trí trực tiếp lên mái đập, cứ chênh cao từ 8 m đến 10 m bố trí 1 mốc;

- Trên mái thượng lưu đập bố trí 1 mốc ở trên mực nước dâng bình thường khoảng 1 m, đối với đập cấp I và cấp đặc biệt bố trí 1 mốc đặt cao hơn mực nước chết từ 1 m đến 2 m.

d)  Cao độ các mốc quan trắc được xác định với độ chính xác thủy chuẩn hạng 3 và cao độ các mốc chuẩn (mốc cơ sở) được xác định với độ chính xác thủy chuẩn hạng 2.

2)  Đối với công trình bê tông và bê tông cốt thép

Số lượng mốc phải đảm bảo quan trắc được độ lún công trình và bộ phận công trình, đồng thời quan trắc được chênh lệch lún giữa các bộ phận hoặc giữa các đơn nguyên đo của công trình và phải đảm bảo thỏa mãn các yêu cầu sau:

- Các mốc được bố trí theo chiều dọc và ngang của đơn nguyên đo hoặc bộ phận công trình, khoảng cách giữa các mốc không quá 10 m;

- Trong trường hợp công trình được chia thành từng đoạn bởi các khe lún thì các mốc đo của từng đoạn sẽ sử dụng làm mốc quan trắc lún của mỗi đoạn công trình (xem Hình 6);

- Trong mọi trường hợp tại mỗi một đơn nguyên đo hoặc bộ phận công trình phải bố trí tối thiểu hai mốc lún mặt ở đầu và cuối đơn nguyên đo hoặc bộ phận công trình;

- Cao độ các mốc quan trắc được xác định với độ chính xác thủy chuẩn hạng 2 và cao độ các mốc chuẩn (mốc cơ sở) được xác định với độ chính xác thủy chuẩn hạng 2.




CHÚ DẪN:

1. Mốc quan trắc lún sâu;

2: Mốc quan trắc lún mặt;

3. Mốc quan trắc chuyển vị ngang;

4. Mốc cơ sở

Hình 5 - Bố trí các mốc quan trắc lún đối với đập đất, đá




Hình 6 - Bố trí các mốc quan trắc lún đối với các công trình bê tông và bê tông cốt thép

6.2.2.2  Quan trắc lún sâu (đối với công trình đất, đá)

Quan trắc lún sâu thân và nền chỉ thực hiện đối với các công trình đất, đá (đập đất, đất đá hỗn hợp, đá đổ) cấp II, cấp I và cấp đặc biệt. Để quan trắc lún sâu các lớp đất, đá khác nhau trong thân và nền đập sử dụng phương pháp quan trắc gián tiếp thông qua các thiết bị đo tự động như: thiết bị đo kiểu từ tính, thiết bị đo lún sâu bằng khí nén và các thiết bị có tính năng tương tự (xem Phụ lục A) và phải đáp ứng các yêu cầu sau:

1)  Tuyến quan trắc lún sâu được quy định như lún mặt và nên bố trí trùng nhau (xem Hình 7). Các mốc đo lún đặt trên cùng một cao độ trong một mặt cắt ngang của đập gọi là tuyến đo ngang;

2)  Tuyến dưới cùng bố trí sâu hơn đáy chân khay ở vị trí thấp nhất của đập khoảng 5 m, tùy theo chiều cao đập cứ chênh cao từ 8 m đến 10 m thì bố trí một tuyến đo ngang (đối với đập đồng chất) và cứ mỗi loại đất bố trí một tuyến đo ngang (đối với đập không đồng chất). Số lượng mốc quan trắc trong mỗi tuyến đo ngang từ 2 mốc đến 5 mốc;

3)  Các thiết bị đo tự động phải đáp ứng yêu cầu theo quy định tại điều 5.2.2.




CHÚ DẪN:

1 - Mốc quan trắc lún mặt kết hợp mốc cao độ;            2 - Mốc ngắm;  3 - Mốc quan trắc lún sâu.

Hình 7 - Bố trí mốc quan trắc lún sâu trong thân và nền đập đất, đá

6.2.3  Quan trắc chuyển vị ngang (nghiêng, lệch)

Quan trắc chuyển vị ngang (nghiêng, lệch) của công trình tuân thủ theo quy định của TCVN 9399. Thiết bị sử dụng để quan trắc chuyển vị ngang bao gồm: Máy đo, mốc ngắm, hầm dọc, quả lắc, thiết bị đo nghiêng, v.v... ưu tiên sử dụng phương pháp quan trắc trực tiếp (hệ thống mốc mặt và phương pháp trắc đạc), cụ thể như sau:

1)  Đối với công trình đất, đá: đập đất, đập đất đá hỗn hợp, đập đá đổ

a)  Số lượng tuyến quan trắc quy định như quan trắc lún mặt và nên bố trí trùng nhau (xem Hình 5). Trong trường hợp có kết cấu bê tông, bê tông cốt thép nằm trong thân đập, tuyến quan trắc nên bố trí trùng với vị trí có kết cấu bê tông, bê tông cốt thép này;

b) Số lượng mốc trong mỗi tuyến được quy định như sau:

- Nếu bề rộng đỉnh đập (Bđ) nhỏ hơn 8 m thì chỉ cần bố trí 1 mốc tại mép thượng lưu đập; nếu Bđ lớn hơn hoặc bằng 8 m thì bố trí 2 mốc tại mép thượng và hạ lưu đập;

- Trên mái hạ lưu đập bố trí các mốc trên các cơ, khi không có cơ thì bố trí trực tiếp lên mái đập. Theo chiều cao của đập đồng chất cứ cách nhau từ 8 m đến 10 m bố trí một mốc; đối với đập không đồng chất cứ mỗi loại đất, đá đắp khác nhau bố trí 1 mốc. Nên xem xét thiết kế mốc quan trắc chuyển vị ngang kết hợp với mốc quan trắc lún mặt để giảm số lượng mốc;

- Trường hợp kết cấu bê tông, bê tông cốt thép nằm lộ thiên ra khỏi mặt đập thì bố trí mốc quan trắc theo quy định như đối với công trình bê tông.

c)  Tọa độ các mốc quan trắc, các mốc cơ sở nên xác định với độ chính xác của tam giác hạng 2 để đảm bảo độ chính xác sai số trung phương cho phép là ≤ 5 mm.

2)  Đối với công trình bê tông, bê tông cốt thép

Số lượng mốc phải đảm bảo quan trắc được chuyển vị theo phương nằm ngang của công trình, bộ phận công trình hoặc giữa các đơn nguyên đo của công trình và phải đảm bảo thỏa mãn các yêu cầu sau:

- Các mốc được bố trí theo chiều dọc và ngang của đơn nguyên đo hoặc bộ phận công trình từ mặt công trình về phía hạ lưu (phần không ngập nước), khoảng cách giữa các mốc không quá 10 m. Trường hợp đơn nguyên đo hoặc bộ phận công trình có kích thước lớn hơn 10m, phải bố trí bổ sung thêm mốc;

- Trong mọi trường hợp tại mỗi một đơn nguyên đo hoặc bộ phận công trình phải bố trí tối thiểu 4 mốc ở 4 góc của đơn nguyên đo hoặc bộ phận công trình (xem Hình 6);

- Đối với đập vòm, nên bố trí kết hợp quan trắc chuyển vị ngang và quan trắc độ võng của mặt cong so với trục dọc của đập. Số lượng mốc quan trắc phụ thuộc vào chiều cao đập, trung bình cứ từ 10 m đến 15 m theo chiều cao bố trí một mốc. Mỗi khoang đập cần bố trí ít nhất một tuyến quan trắc (xem Hình 8);

- Tọa độ các mốc quan trắc nên xác định với độ chính xác của tam giác hạng 2, tọa độ các mốc cơ sở xác định bằng hoặc cao hơn 1 cấp so với tọa độ của mốc quan trắc để đảm bảo độ chính xác sai số trung phương cho phép là ≤ 2 mm.



CHÚ DẪN:

1 - Mốc quan trắc chuyển vị đứng và độ võng;                  2. Mốc quan trắc chuyển vị ngang;

I, II, II, IV, V - Tuyến quan trắc chuyển vị và độ võng

Hình 8 - Sơ đồ bố trí mốc quan trắc chuyển vị ngang và độ võng đập vòm

6.2.4  Quan trắc độ mở rộng hoặc thu hẹp của khớp (khe) nối, khe nứt (đối với công trình bê tông và bê tông cốt thép; bao gồm cả kết cấu bê tông, bê tông cốt thép nằm lộ thiên ra khỏi công trình đất)

Để quan trắc độ mở rộng hoặc thu hẹp của khớp (khe) nối, khe nứt, khe lún hoặc khe hở sử dụng thiết bị đo để quan trắc, ví dụ như: Máy đo, mốc ngắm, quả lắc, thiết bị đo nghiêng, thiết bị đo khe hở v.v... Sử dụng phương pháp quan trắc trực tiếp (trắc đạc) đối với mốc ngắm, quan trắc gián tiếp (đo tự động) đối với quả lắc, thiết bị đo nghiêng, thiết bị đo khe hở v.v... và phải đáp ứng các yêu cầu sau:

1)  Đối với công trình cấp II, cấp III và cấp IV sử dụng hệ thống mốc trắc đạc đặt trên mặt công trình, trong trường hợp này các mốc được đặt đối xứng qua khe nối (xem Hình 6);

2)  Đối với công trình cấp I và cấp đặc biệt sử dụng các thiết bị đo tự động đặt vào giữa tất cả các khe nối của công trình. Tại khe nối giữa các hạng mục công trình (tiếp giáp giữa đập, tràn, cống, v.v...) phải bố trí riêng 1 tuyến quan trắc;

3)  Số lượng điểm đo trên 1 tuyến phụ thuộc vào chiều cao, chiều rộng và kết cấu công trình, theo chiều dọc (chiều cao) khe nối cứ cách nhau từ 10 m đến 15 m bố trí một điểm đo. Trong mọi trường hợp một khe nối, một khe nứt hoặc một khe lún phải có tối thiểu 2 điểm đo tại đỉnh và chân.

4)  Thiết bị đo tự động phải đáp ứng yêu cầu theo quy định tại điều 5.2.2 và nên sử dụng loại thiết bị đo 1 chiều theo tim (trục) công trình.

6.2.5  Mốc cơ sở phục vụ quan trắc chuyển vị

Mốc cơ sở (mốc cố định, mốc chuẩn) là các mốc được đặt bên ngoài phạm vi xây dựng công trình tại các vị trí phù hợp với phương pháp trắc đạc, cho phép thông hướng và đo được tất cả các mốc quan trắc chuyển vị đứng và ngang của công trình (xem Hình 5), đồng thời thỏa mãn các yêu cầu sau:

1)  Mốc cơ sở sử dụng mốc mặt và được đặt tại các vị trí có địa chất nền ổn định, không bị ảnh hưởng của công tác thi công cũng như vận hành công trình, mốc phải có kết cấu bền và ổn định (xem Phụ lục B);

2)  Các mốc cơ sở nên bố trí ở cao trình cao hơn so với các mốc quan trắc chuyển vị, không bị ngập nước, không bị che khuất;

3)  Mốc cơ sở phải được bố trí ở hai bên vai công trình, số lượng mốc ở mỗi vai tối thiểu là 3 mốc: 1 mốc ở thượng lưu, 1 mốc ở gần tim, 1 mốc ở hạ lưu và cách nhau không quá 200 m. Trường hợp hai vai công trình ở xa quá 500 m hoặc không thông hướng thì phải bố trí bổ sung thêm mốc cơ sở ở hạ lưu giữa hai vai công trình. Các mốc cơ sở nằm ở phía thượng và hạ lưu phải cao hơn mực nước lớn nhất thiết kế tương ứng tối thiểu 1 m;

4)  Cao tọa độ mốc cơ sở phải được xác định theo quy định tại điều 6.2.2 và 6.2.3 để đảm bảo đáp ứng được sai số theo quy định.

6.3  Quan trắc biến dạng, áp lực đất, đá lên kết cấu bê tông và bê tông cốt thép nằm trong công trình đất, đá

6.3.1  Quan trắc biến dạng, áp lực đất đá lên kết cấu bê tông và bê tông cốt thép nằm trong công trình đất, đá thực hiện đối với công trình cấp I và cấp đặc biệt, đối với công trình cấp II, cấp III và cấp IV chỉ thực hiện khi có chế độ quan trắc đặc biệt.

6.3.2  Để quan trắc biến dạng cần bố trí mạng lưới và các thiết bị như quan trắc chuyển vị theo quy định tại các điều 6.2.2 và 6.2.3. Trường hợp cống lấy nước bằng bê tông, bê tông cốt thép đặt trong thân đập thì ngoài việc quan trắc biến dạng, phải bố trí thêm thiết bị để quan trắc độ mở rộng và thu hẹp của khớp nối theo quy định tại điều 6.2.4.

6.3.3  Quan trắc áp lực đất, đá lên công trình chỉ thực hiện khi chiều cao cột đất, đá tác dụng lên công trình lớn hơn 25 m. Để thực hiện quan trắc cần bố trí áp lực kể theo các tuyến như các tuyến quan trắc lún mặt quy định tại điều 6.2.2.1. Số lượng áp lực kế bố trí trong một tuyến ít nhất là 5 để có thể xây dựng được biểu đồ đẳng áp lực tác dụng lên công trình (xem Hình 9).

6.3.4  Thiết bị quan trắc là các áp lực kế đo tự động được đặt sẵn ngay trên bề mặt bê tông trước khi đắp đất, đá và phải đáp ứng theo yêu cầu quy định tại điều 5.2.2.




Hình 9 - Sơ đồ bố trí các áp lực kế để đo áp lực đất, đá lên bề mặt kết cấu bê tông

6.4  Quan trắc ứng suất

6.4.1  Quy định chung

6.4.1.1  Quan trắc ứng suất được thực hiện đối với công trình cấp I và cấp đặc biệt; đối với công trình cấp II, cấp III và cấp IV chỉ thực hiện khi có chế độ quan trắc đặc biệt. Nội dung quan trắc bao gồm: Quan trắc trạng thái ứng suất và ứng suất nhiệt.

6.4.1.2  Đối với công trình đất, đá thực hiện quan trắc trạng thái ứng suất trong công trình.

6.4.1.3  Đối với công trình bê tông, bê tông cốt thép thực hiện quan trắc trạng thái ứng suất và ứng suất nhiệt trong công trình; quan trắc trạng thái ứng suất nền đối với công trình đặt trên nền đất, với công trình đặt trên nền đá chỉ thực hiện khi có chế độ quan trắc đặc biệt.

6.4.2  Quan trắc ứng suất trong công trình

6.4.2.1  Quan trắc trạng thái ứng suất trong công trình đất, đá (đập đất, đất đá hỗn hợp, đá đổ)

1)  Bố trí các tuyến quan trắc ứng suất như tuyến quan trắc lún mặt quy định tại điều 6.2.2.1, số lượng tuyến và thiết bị đo như quan trắc áp lực kẽ rỗng quy định tại điều 6.1.7.

2)  Thiết bị để quan trắc ứng suất lả các loại cảm biến được lắp bên trong công trình, mỗi thiết bị đo được một hướng của ứng suất và phải đáp ứng theo yêu cầu quy định tại điều 5.2.2. Có hai loại thiết bị quan trắc ứng suất:

- Loại đo trực tiếp: Số đọc của thiết bị là giá trị áp lực. Cấu tạo của thiết bị là những tấm đo áp lực (pressure cell) có dạng hộp mỏng chứa chất lỏng bên trong, giá trị áp lực đo được là áp lực của chất lỏng. Thiết bị chỉ dùng để đo áp lực nén trong môi trường liên tục. Tùy theo loại vật liệu của kết cấu công trình là loại thiết bị sử dụng là khác nhau. Trường hợp sử dụng loại cảm biến đo biến dạng để xác định ứng suất, cần có những thí nghiệm xác định giá trị modul đàn hồi của bê tông ở những tuổi khác nhau;

- Loại đo gián tiếp: số đọc của thiết bị là giá trị biến dạng của kết cấu cần đo, thiết bị là khác nhau đối với vật liệu của kết cấu cần đo là khác nhau. Thiết bị có dạng thanh và có cùng biến dạng với vật liệu kết cấu đo. Giá trị ứng suất (Ϭ) được chuyển đổi theo công thức (3) của định luật Hooke.




Trong đó:

ε là giá trị biến dạng đo được;

E  là giá trị mô đun đàn hồi của vật liệu kết cấu cần đo, tính bằng N/mm2.

6.4.2.2  Quan trắc trạng thái ứng suất trong công trình bê tông, bê tông cốt thép

1)  Để quan trắc trạng thái ứng suất thường thực hiện bằng hai phương pháp: quan trắc trực tiếp; hoặc gián tiếp thông qua biến dạng, sau đó tính chuyển thành ứng suất theo lý thuyết đàn hồi. Nguyên tắc bố trí hệ thống thiết bị quan trắc phải căn cứ vào biểu đồ ứng suất tính toán, ưu tiên bố trí dày hơn ở mặt cắt có biểu đồ ứng suất hai đầu. Việc bố trí tuyến và số lượng thiết bị trong một tuyến như quy định tại điều 6.4.3. Thiết bị quan trắc gián tiếp qua biến dạng là thiết bị kiểu dây căng; thiết bị quan trắc trực tiếp là các áp kế.

2)  Đối với đập vòm, ứng suất do tải trọng ngoài gây ra thường khá lớn vì vậy việc bố trí thiết bị để quan trắc ứng suất là rất quan trọng. Tại mỗi điểm quan trắc đều phải bố trí theo phương đứng và ngang. Số lượng tuyển quan trắc phụ thuộc vào chiều cao đập và chế độ quan trắc đặc biệt (nếu có). Theo chiều cao đập cứ khoảng 10 m bố trí một mặt cắt ngang, trên mặt cắt ngang bố trí từ 5 điểm đến 7 điểm quan trắc, vị trí cụ thể đặt thiết bị phải dựa vào kết quả tính toán trạng thái ứng suất và biến dạng của đập.

3)  Trong công trình bê tông ngoài quan trắc trạng thái ứng suất còn có quan trắc nhiệt độ. Nên bố trí các thiết bị để quan trắc trạng thái ứng suất và quan trắc nhiệt trong cùng một tuyến và tích hợp trên cùng 1 cảm biến để tiết kiệm dây dẫn ra từ điểm quan trắc (xem Hình 10).




Hình 10 - Sơ đồ bố trí các tuyến quan trắc nhiệt và ứng suất đập bê tông trọng lực trên nền đá

6.4.3  Quan trắc ứng suất nền công trình bê tông, bê tông cốt thép trên nền đất

6.4.3.1  Số lượng tuyến quan trắc không được nhỏ hơn 3: Một tuyến ở vị trí lòng sông, hai tuyến còn lại đặt hai bên thềm. Khoảng cách giữa các tuyến quan trắc không nên lớn hơn 30 m.

6.4.3.2  Thiết bị để quan trắc là các áp lực kế đặt cách mặt dưới bản đáy bê tông từ 10 cm đến 15 cm. Số lượng áp lực kế trong mỗi tuyến phụ thuộc vào kích thước mặt cắt ngang công trình nhưng tối thiểu là từ 4 đến 5, hai biên bản đáy được bố trí dày hơn ở giữa. Trường hợp nền phức tạp cần phải tăng số lượng áp lực kế để đáp ứng yêu cầu quan trắc.

6.4.4  Phương pháp và bố trí thiết bị quan trắc

6.4.4.1  Quan trắc trạng thái ứng suất trong công trình

1)  Để quan trắc có thể áp dụng một trong hai phương pháp: Quan trắc trực tiếp trị số ứng suất hoặc quan trắc gián tiếp qua trị số biến dạng sau đó tính toán ra ứng suất;

2)  Thiết bị quan trắc phải được đặt sẵn vào trong khối bê tông ngay từ khi thi công và phải đáp ứng theo quy định tại điều 5.2.2 và các yêu cầu sau:

- Trường hợp sử dụng loại cảm biến đo biến dạng để xác định ứng suất theo công thức (3) cần tiến hành thí nghiệm xác định giá trị modul đàn hồi của bê tông ở những tuổi khác nhau.

- Vữa xi măng dùng để lấp thiết bị phải có mác tương đương với khối bê tông công trình cần đo ứng suất.

- Khi sử dụng thiết bị quan trắc tự động (đo từ xa) cần chú ý kết hợp với hệ thống thiết bị quan trắc nhiệt để tiết kiệm dây dẫn ra từ điểm quan trắc;

3)  Số lượng thiết bị quan trắc phụ thuộc vào quy mô, hình dạng công trình và tính phức tạp của nền, cụ thể như sau:

- Để quan trắc ứng suất tại một điểm theo bài toán một hoặc hai chiều của môi trường đẳng hướng và liên tục thì tại một điểm quan trắc chỉ cần bố trí từ một đến hai thiết bị đo là đủ (xem Hình 11).



Hình 11 - Sơ đồ bố trí cụm hai thiết bị đo


- Trong trường hợp tổng quát để nghiên cứu trạng thái ứng suất của bài toán không gian, phải bố trí một cụm gồm chín thiết bị đo (xem Hình 12).


 



Hình 12 - Sơ đồ bố trí cụm chín thiết bị đo


- Khi nghiên cứu bài toán biến dạng phẳng thì bố trí bốn thiết bị đo. Trường hợp bài toán ứng suất phẳng bố trí năm thiết bị đo (Xem Hình 13).



Hình 13 - Sơ đồ bố trí cụm năm thiết bị đo


- Trong trường hợp ứng suất hai hướng vuông góc với nhau thì chỉ cần bố trí hai thiết bị đo cho một điểm quan trắc.

- Trong mọi trường hợp số lượng thiết bị quan trắc ứng suất phải theo yêu cầu của thiết kế trên cơ sở bài toán nghiên cứu (tính toán) ứng suất.

4)  Đối với kết cấu bê tông và bê tông cốt thép, để quan trắc phải bố trí tại những vị trí công trình đã được tính toán theo lý thuyết hoặc thông qua thí nghiệm trên mô hình nhằm so sánh giữa trị số thực tế với trị số tính toán. Để nghiên cứu ứng suất cục bộ tại những nơi như mép lỗ cống, các góc cửa vào của cống thì phải đặt các thiết bị đo tại đó ít nhất từ 2 điểm đến 3 điểm quan trắc.

6.4.4.2  Quan trắc trạng thái ứng suất nền công trình

1)  Để nghiên cứu ứng suất của nền công trình, thiết bị đo tự động phải đặt trong các hố khoan đã được khoan trước vào nền trước khi đổ bê tông bản đáy và phải đáp ứng theo yêu cầu quy định tại điều 5.2.2.

2)  Trong nền công trình, các thiết bị đo phải đặt thẳng đứng. Để loại trừ ứng suất bản thân của nền ra khỏi các chỉ số quan trắc, phải bố trí thiết bị đo trong các ống hình trụ không chịu ứng suất trước. Do việc xác định ứng suất trong nền công trình rất khó khăn và phức tạp, nên chỉ bố trí các thiết bị đo tại những điểm mà ở đó xuất hiện ứng suất lớn nhất (xem Hình 14).




Hình 14 - Sơ đồ bố trí thiết bị đo ứng suất trong nền công trình


6.5  Quan trắc nhiệt độ

6.5.1  Yêu cầu chung

Do sự thay đổi nhiệt độ trong công trình bê tông (đặc biệt là bê tông khối lớn) làm xuất hiện các khe nứt nhiệt, gây nguy hiểm cho sự làm việc của công trình nên cần quan trắc chế độ nhiệt trong thân và nền công trình cấp I và cấp đặc biệt; đối với công trình cấp II, cấp III và cấp IV chỉ thực hiện khi có chế độ quan trắc đặc biệt, ở những cấu kiện bê tông có chiều dày nhỏ hơn 5 m do nhiệt độ giảm tương đối nhanh nên không cần phải bố trí quan trắc nhiệt độ, trừ trường hợp có yêu cầu nghiên cứu đặc biệt của thiết kế.

6.5.2  Quan trắc nhiệt độ trong thân công trình

6.5.2.1  Bố trí tuyến quan trắc và số lượng nhiệt kế trong một tuyến phụ thuộc vào kích thước, quy mô, cấp công trình và nhiệm vụ đề ra cho công tác quan trắc. Trong mọi trường hợp phải có tối thiểu 5 nhiệt kế trên 1 tuyến quan trắc.

6.5.2.2  Bố trí nhiệt kế cần phải thông qua tính toán. Nguyên tắc cơ bản là phải đủ điểm để vẽ được biểu đồ đẳng nhiệt độ làm cơ sở so sánh với tính toán lý thuyết. Nên bố trí nhiệt kế ở hai biên và hạ lưu với số lượng dày hơn, càng vào tâm công trình càng ít đi. Nếu bê tông có dùng chất phụ gia thì cần bố trí nhiệt kế ở tâm để kiểm tra ảnh hưởng của nó đến chế độ nhiệt của bê tông.

6.5.2.3  Tại mỗi đơn nguyên đo của công trình bê tông, bê tông cốt thép bố trí một tuyến quan trắc nhiệt. Theo chiều cao công trình cứ cách nhau khoảng từ 10 m đến 15 m bố trí một mặt cắt ngang (tiết diện đo) quan trắc, số lượng nhiệt kế bố trí trong một mặt cắt ngang phải đủ để vẽ được biểu đồ đẳng nhiệt của công trình, thường bố trí từ 5 nhiệt kế đến 10 nhiệt kế trong một mặt cắt ngang (xem Hình 10) và nên bố trí ở phần sát biên dày hơn ở phần tâm công trình.

6.5.2.4  Đối với đập vòm thì tối thiểu mỗi khoang đập phải có một tuyến quan trắc nhiệt độ. Theo chiều cao của đập cứ 10 m có một mặt cắt ngang quan trắc, trên đó bố trí từ 5 điểm đến 10 điểm tùy theo mặt cắt ngang của đập, điểm đầu và cuối phải cách biên ngoài cửa đập từ 0,4 m đến 0,6 m.

6.5.2.5  Đối với công trình đất, đá (đập đất, đất đá hỗn hợp, đá đổ), trong các trường hợp cần quan trắc đặc biệt theo yêu cầu của thiết kế để xác định hướng đi và tốc độ của dòng thẩm có thể thực hiện quan trắc nhiệt độ của nước thấm. Bố trí nhiệt kế để đo nhiệt độ của dòng thấm về nguyên tắc cũng giống như nhiệt kế đo nhiệt độ của công trình bê tông. Để đơn giản, nên bố trí trùng với tuyến quan trắc đường bão hòa.

6.5.3  Bố trí quan trắc nhiệt độ nền công trình

6.5.3.1  Công trình bê tông, bê tông cốt thép đặt trên nền đá cấp I và cấp đặc biệt, ngoài quan trắc nhiệt độ trong thân công trình còn phải thực hiện quan trắc nhiệt độ của nền và mặt tiếp xúc của công trình với nền. Tuyến quan trắc nhiệt độ nền nên trùng với tuyến quan trắc nhiệt độ thân công trình với chiều sâu nền đá cần quan trắc quy định tối đa bằng 0,5 Hđ (Hđ là chiều cao đập). Từ mặt nền tiếp xúc với công trình, theo chiều sâu cứ cách nhau khoảng từ 10 m đến 15 m bố trí một mặt cắt ngang (tiết diện đo) quan trắc. Số lượng điểm quan trắc trong nền phải đủ để phân tích được trường nhiệt độ của nền đập và không ít hơn 5 điểm trên một tuyến.

6.5.3.2  Đối với đập vòm, để quan trắc nhiệt độ của nền, cần bố trí các nhiệt kế điện trở đo từ xa đặt sẵn trong các lỗ khoan dưới nền đập ở độ sâu từ 5 m đến 6 m. Hệ thống lỗ khoan có thể bố trí thành tuyến ngang, dọc theo nền đập hoặc theo lưới ô vuông sao cho việc quan trắc thuận lợi. Số lượng điểm quan trắc bố trí trong nền phải đủ để phân tích được trường nhiệt độ, hướng thấm của nền đập và không ít hơn 5 điểm trên một tuyến quan trắc.

6.5.4  Thiết bị quan trắc nhiệt độ

6.5.4.1  Để quan trắc nhiệt độ cần đặt các nhiệt kế đo từ xa (đo tự động). Thiết bị quan trắc nhiệt độ tự động phải đáp ứng theo yêu cầu quy định tại điều 5.2.2 và thường sử dụng là loại nhiệt kế điện trở, hoặc các cảm biến đo theo nguyên lý điện trở, dây rung hay quang học với sai số nhỏ hơn hoặc bằng 1°C. Hệ thống nhiệt kế đặt sẵn vào trong khối bê tông ngay từ khi thi công (đối với quan trắc nhiệt độ thân công trình) và đặt trong hố khoan (đối với quan trắc nhiệt độ nền công trình). Hệ thống dây dẫn được nối từ nhiệt kế đến điểm thu tập trung.

6.5.4.2  Khi sử dụng thiết bị đo nhiệt độ tự động (hoặc đo từ xa) cần chú ý kết hợp với hệ thống thiết bị đo ứng suất để tiết kiệm dây dẫn ra từ điểm quan trắc.

6.6  Quan trắc ứng lực trong cốt thép (áp lực kéo cốt thép)

6.6.1  Công trình bê tông cốt thép cần quan trắc ứng lực của cốt thép chịu lực. Để quan trắc ứng lực trong cốt thép sử dụng các lực kế bố trí thành từng tuyến theo phương chịu lực, một công trình không được bố trí ít hơn 3 tuyến bao gồm:

- Một tuyến ở tâm đáy móng;

- Hai tuyến còn lại đặt ở hai biên của tâm đáy;

- Số lượng lực kế trong một tuyến phụ thuộc vào hình dạng và kích thước kết cấu nhưng không được ít hơn 3.

6.6.2  Vị trí đặt lực kế cần căn cứ vào biểu đồ mô men tính toán và nên đặt tại vị trí có ứng lực lớn nhất. Không bố trí lực kế đơn chiếc, mà bố trí thành cụm từ 2 chiếc đến 3 chiếc trở lên. Có thể bố trí trên từng thanh cốt thép hoặc cách một đến hai thanh.

6.6.3  Tại các khu vực như: trụ pin (vùng gối đỡ cửa vạn), tai van cửa cung, tại mỗi vị trí phải bố trí thiết bị quan trắc ứng lực trong cốt thép theo tuyến đo hoặc điểm đo và đặt tại vùng cốt thép chịu kéo lớn nhất. Trường hợp công trình có thiết kế thép néo vào nền thì phải bố trí lực kế để quan trắc ứng suất kéo của nó.

6.6.4  Nguyên lý làm việc của thiết bị quan trắc áp lực kéo cốt thép tương tự như thiết bị đo ứng suất. Quan trắc biến dạng của cốt thép sau đó xác định ứng lực theo lý thuyết đàn hồi. Thiết bị quan trắc bao gồm lực kế đo trực tiếp và lực kế kiểu dây rung đo gián tiếp.

6.6.5  Các lực kế đo trực tiếp (đo tự động) được hàn trực tiếp vào cốt thép chịu lực (không được hàn vào đoạn cốt thép cong) theo hai phương (dọc và ngang). Các lực kế dùng để đo tự động phải đáp ứng theo yêu cầu quy định tại điều 5.2.2 và chỉ được hàn lực kế đo tự động vào các cốt thép có đường kính lớn hơn 20 mm.

6.7  Quan trắc áp lực nước, áp lực mạch động của dòng chảy

6.7.1  Quan trắc áp lực nước, áp lực mạch động của dòng chảy thực hiện sau đập tràn, cửa ra cống lấy nước, mũi hất của máng phun, thân dốc nước, bể (hố) tiêu năng và sân sau nối tiếp với bể, v.v... bằng bê tông và bê tông cốt thép.

6.7.2  Thiết bị quan trắc được đặt thành những tuyến song song và vuông góc với trục dòng chảy. Tại một tuyến, số lượng thiết bị quan trắc bố trí không được ít hơn 3.

6.7.3  Thiết bị quan trắc có thể đặt trên mặt phẳng nằm ngang hoặc thẳng đứng của công trình. Vị trí đặt các điểm đo trong tuyến quan trắc cần nghiên cứu kỹ, nên đặt tại điểm có xung lực lớn nhất của dòng chảy.

6.7.4  Vị trí đặt thiết bị phải thông qua kết quả thí nghiệm mô hình (nếu có) để đặt thiết bị đo chính xác (xem Hình 15).




Hình 15 - Sơ đồ bố trí thiết bị quan trắc áp lực mạch động của dòng chảy lên mặt công trình bê tông


6.7.5  Để quan trắc áp lực nước, áp lực mạch động của dòng chảy sử dụng cảm biến là áp kế (kiểu dây rung), áp kế thủy lực, v.v... đặt ở vị trí cần đo và phải đáp ứng theo yêu cầu quy định tại điều 5.2.2.

6.7.6  Các thiết bị này có thể được lắp đặt ngay khi bắt đầu đổ bê tông hoặc khi hoàn thành đổ bê tông và phải có bộ phận đặt sẵn trong khối bê tông để đảm bảo liên kết chắc chắn giữa thiết bị đo với mặt bê tông.

6.7.7  Trường hợp phải đặt thiết bị đo trong thời gian thi công bê tông, cần thiết kế vỏ bọc bằng kim loại để bảo vệ thiết bị khỏi chịu va đập trong quá trình xây dựng. Trước khi đưa thiết bị đo vào vận hành phải tháo bỏ các vỏ bọc.

6.7.8  Thiết bị đo phải lắp đặt hoàn chỉnh trước khi công trình ngập nước hoặc trước khi xả lũ, vì vậy trong thời gian lắp đặt thiết bị cần phải đảm bảo bê tông chèn có đủ cường độ.

6.8  Quan trắc khí tượng thủy văn, thủy lực phạm vi công trình

6.8.1  Quan trắc khí tượng thủy văn, thủy lực bao gồm đo mưa và đo mực nước.

6.8.2  Các yêu cầu đối với đo mưa

6.8.2.1  Lắp đặt trạm đo mưa thực hiện theo các yêu cầu sau đây:

1)  Phải lắp đặt một trạm đo mưa ở công trình đầu mối để làm dày hơn các trạm hiện có trong lưu vực.

2)  Vị trí lắp đặt trạm đo phải đảm bảo thuận tiện cho việc vận hành quan trắc; theo dõi, bảo vệ và bảo trì thiết bị.

3)  Đối với trạm đo bằng thủ công thì tại mỗi điểm đo phải có tối thiểu hai thùng (ống) đo, trong đó một thùng làm việc và một thùng dự phòng. Thùng phải đặt nơi bằng phẳng, cách xa vật cản (nhà cửa, cây cối) từ ba đến bốn lần chiều cao của vật cản, miệng thùng phải cao hơn mặt đất tối thiểu 1,50 m.

4)  Đối với trạm đo tự động thì điểm đo phải đặt ở vị trí thông thoáng không bị các vật cản che khuất làm ảnh hưởng đến kết quả đo. Bộ cảm biến đo lượng mưa được lắp đặt chắc chắn ở độ cao từ 1,5 m trở lên so với mặt đất hoặc mặt nền và miệng thùng hứng nước mưa phải nằm ngang.

Để tránh ảnh hưởng của sét lan truyền nên ưu tiên sử dụng nguồn điện từ pin năng lượng mặt trời với công suất phù hợp để hoạt động trong thời gian mưa bão, ngoài ra bố trí nguồn điện lưới để dự phòng.

5)  Ngoài các nội dung quy định ở trên còn phải thuận theo TCVN 8304 và các tiêu chuẩn khác có liên quan.

6.8.2.2  Chế độ đo mưa thực hiện theo các yêu cầu sau đây:

1)  Đối với đo thủ công: Hàng ngày đo mưa hai lần vào lúc 7 h và 19 h. Những ngày có mưa lớn phải đo với tần suất dày hơn, trong khoảng thời gian đo phải đảm bảo không để nước mưa đầy thùng thoát ra ngoài. Lượng mưa tích lũy trong ngày được tính bắt đầu từ 19 h ngày hôm trước đến 19 h ngày hôm sau.

2)  Đối với đo tự động: Tự động cập nhật số liệu về trung tâm điều hành tối thiểu 1 h /1 lần. Đặc biệt phải cập nhật số liệu ở thời điểm bắt đầu mưa, khi lượng mưa tăng thêm 5 mm so với lần cập nhật trước, cập nhật liên tục 15 min một lần khi đang có mưa và khi ngừng mưa sau 5 min. Lượng mưa tích lũy trong ngày được tính bắt đầu từ 19 h ngày hôm trước đến 19 h ngày hôm sau.

6.8.3  Các yêu cầu đối với đo mực nước thực hiện theo quy định tại điều 6.1.2.

6.9  Quan trắc độ mở cống, tràn (khi vận hành đóng mở)

6.9.1  Đối với quan trắc thủ công

Bố trí các cột đo nước (thủy chí) hoặc sơn kẻ vạch lên kết cấu bê tông tại vị trí cửa cổng và tràn. Quan trắc bằng trực quan hoặc đo bằng thước dây. Hình thức bố trí cột thủy chí thực hiện theo quy định tại điều 6.1.2.

6.9.2  Đối với quan trắc tự động

6.9.2.1  Thiết bị quan trắc tự động là các cảm biến đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật theo quy định tại điều 5.2.2.

6.9.2.2  Hình thức lắp đặt tuân thủ theo các nguyên tắc sau đây:

1)  Với cửa van cung, cảm biến sử dụng loại áp lực thủy tĩnh để giảm sai số do rung lắc và hoạt động tốt trong môi trường ẩm ướt trong quá trình cửa vận hành. Cảm biến đo góc có thể được nghiên cứu áp dụng nhằm xác định góc vận hành của các loại cửa có trục xoay khi đủ điều kiện kết hợp với các thông số thiết kế của cửa van để tính toán ra độ mở.

2)  Với cửa van dạng phẳng:

- Loại cửa vận hành bằng thủy lực hoặc tời kéo, sử dụng loại cảm biến đo dịch chuyển thẳng có dây kéo được bảo vệ trong cơ cấu pit tông - xi lanh làm bằng thép không rỉ.

- Loại cửa vận hành bằng máy đóng mở kiểu trục vít, sử dụng loại cảm biến đo dịch chuyển trục vít bằng bánh răng.

3)  Với cửa van côn, sử dụng loại cảm biến đo dịch chuyển thẳng có dây kéo sử dụng loại có khả năng ngập nước hoặc phải có cơ cấu dẫn hướng lên vị trí không bị ngập.

6.9.2.3  Đối với trạm quan trắc, để tránh ảnh hưởng của sét lan truyền nên ưu tiên sử dụng nguồn điện từ pin năng lượng mặt trời với công suất phù hợp, ngoài ra bố trí nguồn điện dự phòng để hoạt động trong thời gian mưa bão, ngoài ra bố trí nguồn điện lưới để dự phòng. Có thể kết nối các cảm biến của nhiều cửa van vào một trạm quan trắc tự động nhưng các cảm biến này phải nằm cách trạm không quá 5 m.

6.10  Tiêu chí đánh giá công trình dựa trên số liệu quan trắc

6.10.1  Thiết kế cần căn cứ vào các tính toán để đưa ra tiêu chí đánh giá công trình theo các nhóm: tiêu chí lũ, tiêu chí địa chất - địa chấn, tiêu chí thấm và tiêu chí kết cấu - ổn định.

6.10.2  Dựa vào số liệu quan trắc, đối chiếu với các tiêu chí để tiến hành đánh giá an toàn công trình theo TCVN 11699.

...


TÌNH TRẠNG VĂN BẢN (Update 20.4.2023)


TCVN 8215 : 2021: Còn hiệu lực







LINK DOWNLOAD (BẢN WORD)

 



Lời nói đầu

TCVN 8215:2021 thay thế TCVN 8215:2009.

TCVN 8215:2021 do Tổng Công ty Tư vấn Xây dựng Thủy lợi Việt Nam biên soạn, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đề nghị, Tổng, cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

 

CÔNG TRÌNH THỦY LỢI - THIẾT BỊ QUAN TRẮC

Hydraulic structures - Monitoring equipment

1  Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này áp dụng trong thiết kế bố trí, thi công và nghiệm thu thiết bị quan trắc của cụm đầu mối công trình thủy lợi (đập, tràn, cống, trạm bơm) nhằm đảm bảo an toàn trong quá trình thi công và quản lý vận hành.

Tiêu chuẩn này không áp dụng cho quan trắc rung động của công trình do động đất, do thiết bị thi công hoặc do hoạt tải. Tùy thuộc đặc điểm cụ thể của từng công trình, thiết kế cần có luận chứng riêng để thực hiện (nếu cần thiết).

Tiêu chuẩn này cũng có thể áp dụng cho các công trình lớn trên hệ thống đường dẫn, hệ thống chuyển nước.

2  Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả sửa đổi, bổ sung (nếu có).

TCVN 4253  Công trình thủy lợi - Nền các công trình thủy công - Yêu cầu thiết kế;

TCVN 8304  Công tác thủy văn trong hệ thống thủy lợi;

TCVN 8477  Công trình thủy lợi - Thành phần, khối lượng khảo sát địa chất trong các giai đoạn lập dự án và thiết kế;

TCVN 9360  Quy trình kỹ thuật xác định độ lún công trình dân dụng và công nghiệp bằng phương pháp đo cao hình học;

TCVN 9399  Nhà và công trình xây dựng - Xác định chuyển dịch ngang bằng phương pháp trắc địa;

TCVN 11699  Công trình thủy lợi - Đánh giá an toàn đập.

3  Thuật ngữ và định nghĩa

3.1

Đơn nguyên đo (Measure unit)

Đoạn công trình có kết cấu vật liệu khác nhau, hoặc có cùng vật liệu và kết cấu nhưng được phân chia bởi các khớp (khe) nối mà trên đó có bố trí các thiết bị đo.

3.2

Tiết diện đo/Mặt cắt quan trắc (Measure section)

Mặt cắt ngang hay mặt cắt đứng để thể hiện vị trí, loại thiết bị đo.

3.3

Tuyến đo/Tuyến quan trắc (Measuring line)

Là đường thẳng theo phương ngang hay dọc tim công trình mà trên đó có bố trí các thiết bị đo.

3.4

Điểm đo/Điểm quan trắc (Measuring point)

Vị trí đặt từng thiết bị đo.

3.5

Thông số quan trắc (Monitoring parameters).

Những đại lượng cơ học như biến dạng, chuyển vị, ứng suất, áp lực, v.v..., xuất hiện trong các kết cấu của công trình dưới tác dụng của tải trọng.

3.6

Thiết bị quan trắc (Monitoring equipment).

Thiết bị được dùng để đo những thông số cần thiết phục vụ cho việc đánh giá trạng thái của công trình. Nó bao gồm các đầu đo/cảm biến gắn vào công trình và các dụng cụ để đọc số liệu của các đầu đo và cảm biến ấy.

3.7

Đầu đo/Cảm biến (Sensor)

Thiết bị điện tử cảm nhận những trạng thái hay quá trình vật lý ở môi trường cần khảo sát, và biến đổi thành tín hiệu điện để thu thập thông tin về trạng thái hay quá trình đó. Đầu đo/Cảm biến làm việc theo những nguyên lý khác nhau như: điện trở, dây rung, thủy lực hay quang học.

3.8

Thiết bị đo/Dụng cụ đo (Readout unit)

Thiết bị/dụng cụ dùng để đo các số liệu (đại lượng quan trắc) của các đầu đo/cảm biến.

3.9

Quan trắc thủ công (Manual monitoring)

Phương pháp quan trắc trực tiếp do con người trực tiếp thực hiện bằng trực quan thông qua các dụng cụ đo để ghi đo số liệu cho từng đầu đo/cảm biến.

3.10

Quan trắc tự động (Automatic monitoring)

Phương pháp quan trắc gián tiếp, việc ghi đo số liệu được tự động thực hiện bằng cách kết nối các cảm biến vào một hệ thống có các dụng cụ đo tự động.

3.11

Số dọc ban đầu (Initial reading or zero reading)

Số đọc đầu tiên (số đọc "0”) của thiết bị quan trắc, sau khi đã được lắp đặt vào vị trí và chuẩn bị chịu tác động cần quan trắc gây sự biến đổi số đọc.

3.12

Giá trị giới hạn (Limited values)

Giá trị của thông số xem xét của công trình, được xác định theo lý thuyết cho điều kiện bất lợi nhất mà khi giá trị quan trắc lớn hơn giá trị này thì cần phải có các biện pháp kỹ thuật can thiệp đến công trình.

4  Quy định chung

4.1  Nội dung quan trắc phụ thuộc vào cấp, loại và hình thức công trình thực hiện theo quy định tại điều 5.1.

4.2  Quan trắc công trình phải được thực hiện liên tục ngay từ khi mở móng xây dựng, trong suốt quá trình thi công và khai thác vận hành.

4.3  Công tác lưu trữ, quản lý và sử dụng tài liệu quan trắc:

1) Công tác lưu trữ, quản lý và sử dụng tài liệu quan trắc thực hiện theo các quy định về quản lý hồ sơ công trình;

2) Các kết quả quan trắc cần được phân tích, tính toán, tổng hợp lưu trữ để sử dụng và cung cấp khi có yêu cầu;

4.4  Hồ sơ thiết kế quan trắc gồm quy trình lắp đặt, quy trình quan trắc cùng các biểu mẫu thống nhất để ghi chép số liệu quan trắc.

4.5  Yêu cầu về tài liệu kỹ thuật làm căn cứ để thiết kế quan trắc:

1) Các quy chuẩn, tiêu chuẩn, tài liệu kỹ thuật có liên quan đến công tác thiết kế và thi công lắp đặt thiết bị quan trắc;

2) Hồ sơ khảo sát, thiết kế công trình (đối với công trình xây dựng mới), báo cáo đánh giá hiện trạng và hồ sơ hoàn công (nếu có) của công trình đã xây dựng (đã có).

4.6  Khi thiết kế, thi công lắp đặt bổ sung (hoặc thay thế) hệ thống quan trắc cho các công trình đã có, thì tùy thuộc vào hiện trạng, khả năng thực hiện, số liệu quan trắc (nếu có) và cấp của công trình để luận chứng làm cơ sở thiết kế lắp đặt một phần hay toàn bộ các nội dung quan trắc theo quy định tại điều 5.1. Quá trình thiết kế, thi công lắp đặt và nghiệm thu hệ thống quan trắc cho các công trình đã có thực hiện tương ứng theo các quy định trong tiêu chuẩn này.

4.7  Tùy thuộc vào điều kiện cụ thể của từng công trình để lựa chọn và đề xuất các hình thức quan trắc (thủ công hoặc tự động) quy định tại điều 5.2 thông qua việc phân tích so sánh về kinh tế - kỹ thuật và yêu cầu về công tác quản lý vận hành. Thiết bị quan trắc nên bố trí theo từng tuyến đo vuông góc với trục (tim) của công trình để thuận tiện cho việc kết nối và quan trắc.

4.8  Bố trí thiết bị đo phục vụ cho quan trắc đặc biệt (nếu cần thiết) cũng như quan trắc tạm thời trong thời gian thi công nên tập trung vào một khối, một đoạn công trình (một đơn nguyên đo) đại diện quan trọng nhất mà dựa vào đó có thể đánh giá được sự làm việc của toàn bộ công trình.

4.9  Thiết kế quan trắc phải đảm bảo yêu cầu theo quy định tại điều 5.3.

4.10  Thi công và nghiệm thu hệ thống thiết bị quan trắc phải tuân thủ hồ sơ thiết kế được phê duyệt.

5  Nội dung, phương pháp và thiết bị, yêu cầu về thiết kế hệ thống quan trắc

5.1  Nội dung quan trắc

5.1.1  Nội dung quan trắc đối với công trình đất, đá (đập đất, đất đá hỗn hợp và đá đổ) thực hiện theo quy định tại Bảng 1.

Bảng 1 - Nội dung quan trắc đối với công trình đất, đá

TT

Nội dung quan trắc

Cấp công trình

Đặc biệt

I

II

III

IV

1

Quan trắc thấm

 

 

 

 

 

1.1

Quan trắc mực nước thượng và hạ lưu

+

+

+

+

+

1.2

Quan trắc đường bão hòa trong thân đập đất, thân đập đất đá hỗn hợp và áp lực thấm nền công trình

+

+

+

+

 

1.3

Quan trắc thấm vòng qua vai công trình

(+)

(+)

(+)

(+)

 

1.4

Quan trắc lưu lượng thấm hạ lưu, mái đào hai bên vai đập (nếu cần thiết)

+

+

+

+

 

1.5

Quan trắc áp lực kẽ rỗng

+

+

 

 

 

2

Quan trắc chuyển vị

 

 

 

 

 

2.1

Quan trắc lún (chuyển vị đứng)

+

+

+

+

+

2.2

Quan trắc chuyển vị ngang (nghiêng, lệch)

+

+

+

+

+

3

Quan trắc biến dạng, áp lực đất, đá lên kết cấu bê tông, bê tông cốt thép nằm trong công trình

+

+

 

 

 

4

Quan trắc ứng suất

+

+

 

 

 

5

Quan trắc áp lực nước, áp lực mạch động của dòng chảy

+

+

 

 

 

6

Quan trắc khí tượng thủy văn, thủy lực phạm vi công trình

+

+

+

+

 

7

Quan trắc độ mở cống, tràn (nếu có)

+

+

+

+

+

CHÚ THÍCH:

1) Cấp công trình theo quy định hiện hành và các tài liệu khác có liên quan. Đối với các công trình đã có thì tùy thuộc vào hiện trạng, khả năng thực hiện, số liệu quan trắc (nếu có), cấp của công trình để luận chứng làm cơ sở lắp đặt một phần hay toàn bộ các nội dung quan trắc nêu trong Bảng 1.

2) Quan trắc thấm vòng qua vai công trình (+) chỉ thực hiện khi vai công trình đặt trên các lớp đất, đá có hệ số thấm lớn hơn 1 x 10-4 cm/s (theo TCVN 4253).

 

5.1.2  Nội dung quan trắc đối với công trình bê tông và bê tông cốt thép (đập, tường chắn, cống lấy nước, tràn xả lũ, đập vòm, trạm bơm và cống đồng bằng) thực hiện theo quy định tại Bảng 2.

Bảng 2 - Nội dung quan trắc đối với công trình bê tông, bê tông cốt thép

TT

Nội dung quan trắc

Cấp công trình

Đặc biệt

I

II

III

IV

1

Quan trắc thấm

 

 

 

 

 

1.1

Quan trắc mực nước thượng và hạ lưu

+

+

+

+

+

1.2

Quan trắc áp lực thấm nền

+

+

+

 

 

1.3

Quan trắc thấm vòng qua vai công trình

(+)

(+)

(+)

(+)

 

1.4

Quan trắc lưu lượng thấm qua khớp nối bên trong công trình, mái đào hai bên vai đập (nếu cần thiết)

+

+

+

 

 

2

Quan trắc chuyển vị

 

 

 

 

 

2.1

Quan trắc lún (chuyển vị đứng)

+

+

+

+

+

2.2

Quan trắc chuyển vị ngang (nghiêng, lệch)

+

+

+

+

+

2.3

Quan trắc độ mở rộng hoặc thu hẹp của khớp nối, khe nứt

+

+

+

 

 

3

Quan trắc nhiệt độ

+

+

 

 

 

4

Quan trắc ứng suất

+

+

 

 

 

5

Quan trắc áp lực kéo cốt thép (ứng lực trong cốt thép)

+

+

+

 

 

6

Quan trắc áp lực nước, áp lực mạch động của dòng chảy

+

+

 

 

 

7

Quan trắc khí tượng thủy văn, thủy lực phạm vi công trình

+

+

+

+

 

8

Quan trắc độ mở cống, tràn (nếu có)

+

+

+

+

+

CHÚ THÍCH:

1) Cấp công trình theo quy định hiện hành và các tài liệu khác có liên quan. Đối với các công trình đã có thì tùy thuộc vào hiện trạng, khả năng thực hiện, số liệu quan trắc (nếu có), cấp của công trình để luận chứng làm cơ sở lắp đặt một phần hay toàn bộ các nội dung quan trắc nêu trong Bảng 2.

2) Quan trắc thấm vòng qua vai công trình (+) chỉ thực hiện khi vai công trình đặt trên các lớp đất, đá có hệ số thấm lớn hơn 1 x 10-4 cm/s (theo TCVN 4253).

5.2  Phương pháp và thiết bị quan trắc

5.2.1  Phương pháp quan trắc là phương pháp ghi đo số liệu, bao gồm hai phương pháp chính là: Phương pháp quan trắc trực tiếp (đo thủ công) và phương pháp quan trắc gián tiếp (đo bán tự động và đo tự động). Trong một công trình có thể tồn tại song song cả hai phương pháp. Việc lựa chọn phương pháp quan trắc phụ thuộc vào nội dung quan trắc, loại thiết bị và điều kiện kinh tế - kỹ thuật của công trình, cụ thể như sau:

1)  Quan trắc trực tiếp (đo thủ công):

Quan trắc trực tiếp áp dụng đối với các nội dung có thể quan trắc từ trên bề mặt công trình như: quan trắc lún và chuyển vị, mực nước thượng hạ lưu, lưu lượng thấm, đường bão hòa. Phương pháp này do con người trực tiếp thực hiện bằng trực quan thông qua các dụng cụ đo cầm tay di động (các thiết bị đo đạc chuyên dụng, các thiết bị đọc xách tay - readout box) kết nối và đọc dữ liệu tại vị trí lắp đặt (điểm đo hoặc tại hộp đấu nối cáp truyền tín hiệu từ các điểm đo) ở hiện trường, theo lịch quan trắc định kỳ trong hồ sơ thiết kế hoặc theo quy định tại điều 8.3.2.

2)  Quan trắc gián tiếp (đo bán tự động và đo tự động):

Quan trắc gián tiếp có thể áp dụng cho tất cả các nội dung quan trắc. Phương pháp này không do con người trực tiếp thực hiện mà do các thiết bị đo tự động; truyền số liệu về trung tâm thu thập, phân tích, xử lý; thời gian quan trắc được cài đặt đảm bảo cập nhật liên tục theo yêu cầu trong hồ sơ thiết kế được duyệt hoặc theo quy định tại điều 8.3.2. Quan trắc gián tiếp bao gồm 2 phương pháp là bán tự động và tự động.

a)  Phương pháp đo bán tự động (đo thủ công và lưu trữ số liệu tự động): Hệ thống được trang bị các cảm biến được kết nối với thiết bị thu thập số liệu để định kỳ đo và tự động lưu trữ số liệu vào bộ nhớ của thiết bị, kết nối thiết bị thu thập với máy tính để lấy thông tin.

b)  Phương pháp đo tự động (đo tự động và cập nhật số liệu trực tuyến): Về cơ bản phương pháp này tương tự như phương pháp bán tự động, nhưng thiết bị thu thập số liệu được kết nối liên tục với máy tính tại công trình, có thể xem số liệu cập nhật liên tục, truy xuất thông tin quá khứ trên máy tính. Một mức độ phát triển cao hơn nữa là số liệu được cập nhật qua mạng internet tới máy chủ tại trung tâm thông tin để có thể truy xuất mọi lúc, mọi nơi.

5.2.2  Thiết bị quan trắc bao gồm hai loại chính sau đây:

1)  Thiết bị đo (dụng cụ đo) thủ công:

Là các thiết bị sử dụng trong phương pháp quan trắc trực tiếp từ trên bề mặt công trình. Các thiết bị này thông thường là các thiết bị chuyên dụng (thước thép, dây đo mực nước, các thiết bị đo địa hình), các thiết bị đọc xách tay (readout box) di động dùng để đo số liệu trực tiếp từ các mốc quan trắc, các đầu đo (cảm biến - sensor) tại vị trí lắp đặt ngay tại hiện trường khi các thiết bị đọc, ghi tự động không có hoặc có nhưng chưa kịp lắp đặt (hoặc bị trục trặc). Các thiết bị đo thủ công nên đáp ứng được các yêu cầu sau đây:

a)  Đảm bảo đo được giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất nhưng dải đo không vượt quá 1,5 lần giá trị lớn nhất và không nhỏ hơn 1,5 lần giá trị nhỏ nhất cần đo;

 

THIẾU TRANG 9

 

- Thiết bị phải đảm bảo loại bỏ ảnh hưởng của sét lan truyền và hoạt động liên tục không phụ thuộc vào điện lưới tối thiểu là 72 h. Nên thiết kế sử dụng nguồn cấp năng lượng từ pin năng lượng mặt trời với ắc quy (hoặc pin) có dung lượng lưu trữ phù hợp.

CHÚ THÍCH:

1)  Thiết bị đo thủ công và thiết bị đo tự động phải được phân chia cụ thể trong hồ sơ thiết kế về thời gian lắp đặt, thời gian hoạt động trong thời kỳ thi công xây dựng và thời kỳ vận hành khai thác;

2)  Nên trang bị thiết bị, dụng cụ do thủ công nếu điều kiện kỹ thuật cho phép để so sánh, hiệu chuẩn thiết bị đo tự động;

3)  Danh mục và ký hiệu các thiết bị đo tham khảo Phụ lục A.

5.3  Yêu cầu về thiết kế hệ thống quan trắc

Thiết kế hệ thống quan trắc và mức độ hoàn thiện theo các giai đoạn thiết kế phải đáp ứng được các yêu cầu sau đây;

5.3.1  Giai đoạn lập báo cáo đề xuất chủ trương đầu tư hoặc lập báo cáo nghiên cứu tiền khả thi:

1)  Sự cần thiết phải bố trí thiết bị quan trắc;

2)  Đề xuất nguyên tắc, nội dung và đối tượng cần quan trắc;

3)  Sơ bộ về khối lượng thiết bị và vốn đầu tư.

5.3.2  Giai đoạn lập báo cáo nghiên cứu khả thi;

1)  Sự cần thiết phải bố trí thiết bị quan trắc;

2)  Đề xuất nguyên tắc, nội dung và đối tượng cần quan trắc;

3)  Xác định khối lượng thiết bị và vốn đầu tư;

4)  Kiến nghị (nếu cần thiết) về chế độ quan trắc đặc biệt. Đề cương nhiệm vụ quan trắc đặc biệt phải làm rõ được các nội dung: Sự cần thiết, nội dung cần quan trắc, phạm vi quan trắc, thiết bị, vốn đầu tư và thời gian thực, hiện (bắt đầu, kết thúc).

5.3.3  Giai đoạn lập thiết kế kỹ thuật đối với công trình thiết kế 3 bước:

1)  Bố trí các tuyến quan trắc trên mặt bằng và các mặt cắt công trình;

2)  Bố trí thiết bị đo trong mỗi tuyến, mỗi mặt cắt;

3)  Sơ đồ bố trí hệ thống dây dẫn từ thiết bị đo đến thiết bị thu nhận, xử lý phân tích dữ liệu;

4)  Bảng thống kê danh mục số lượng, chủng loại, thông số kỹ thuật thiết bị đo và thiết bị thu nhận, xử lý phân tích dữ liệu;

5)  Dự toán chi tiết xây dựng và lắp đặt thiết bị quan trắc trong dự toán công trình.

5.3.4  Giai đoạn lập báo cáo kinh tế - kỹ thuật hoặc thiết kế bản vẽ thi công:

1)  Thiết kế lắp đặt cho mỗi loại thiết bị đo;

2)  Thiết kế chi tiết từng tuyến dẫn từ thiết bị đo đến thiết bị thu nhận, xử lý phân tích dữ liệu;

3)  Thiết kế chi tiết, kết cấu của các thiết bị đo (nếu chưa có thiết kế mẫu);

4)  Thiết kế lắp đặt thiết bị đo, thu nhận, xử lý phân tích dữ liệu; thống kê danh mục về số lượng, chủng loại và thông số kỹ thuật, vị trí đặt thiết bị đo, thiết bị thu nhận, trong từng mặt cắt và toàn bộ công trình;

5)  Dự toán chi tiết từng nội dung, đối tượng quan trắc.

6.  Thiết kế và lắp đặt thiết bị quan trắc

6.1  Quan trắc thấm

6.1.1  Nội dung quan trắc thấm bao gồm:

1)  Quan trắc mực nước thượng và hạ lưu công trình;

2)  Quan trắc đường bão hòa trong thân và áp lực thấm nền công trình;

3)  Quan trắc thấm vòng qua vai (mang) công trình;

4)  Quan trắc lưu lượng thấm hạ lưu công trình và quan trắc lưu lượng thấm mái đào hai bên công trình (nếu cần thiết);

5)  Quan trắc lưu lượng thấm qua khớp nối bên trong công trình (đối với công trình bê tông và bê tông cốt thép) và quan trắc lưu lượng thấm mái đào hai bên công trình (nếu cần thiết);

6)  Quan trắc áp lực kẽ rỗng (đối với công trình đất đá).

6.1.2  Quan trắc mực nước thượng và hạ lưu công trình

6.1.2.1  Mạng lưới quan trắc mực nước thượng lưu công trình được thiết kế như sau:

1)  Phần công trình nằm ở lòng sông cứ cách nhau từ 100 m đến dưới 150 m bố trí một tuyến quan trắc.

2)  Phần công trình nằm trên thềm sông cứ cách nhau từ 150 m đến 250 m bố trí một tuyến quan trắc.

3)  Số lượng tuyến quan trắc phụ thuộc vào chiều dài công trình, nhưng không được ít hơn một (là tuyến tại vị trí sâu nhất). Vị trí tuyến nên bố trí trùng với các tuyến quan trắc thấm khác và gần với bậc thang lên xuống mái thượng lưu để thuận tiện cho việc quan trắc và sửa chữa (xem Hình 1).

4)  Số lượng điểm quan trắc (a, làm tròn khi tính toán) trên một tuyến xác định theo công thức (1):

a = [(MNMAXTK - MNchet) / 2] x 1,2 + 1                 (1).

Trong đó:

MNMAXTK: là cao trình mực nước lớn nhất thiết kế, m.

MNchet: là cao trình mực nước chết, m.

5) Ngoài ra, tại các vị trí cửa vào các công trình đầu mối như: cống lấy nước, tràn xả lũ, trạm bơm v.v... tối thiểu phải có một điểm quan trắc mực nước.

6)  Vị trí của điểm quan trắc đầu tiên (đầu tuyến) có cao trình thấp hơn cao trình mực nước chết 1,0 m, vị trí điểm quan trắc cuối tuyến phải thấp hơn cao trình mực nước lớn nhất thiết kể từ 0,5 m đến 1,0 m. Đỉnh của điểm quan trắc (cột thủy chí) trước phải cao hơn từ 0,3 m đến 0,4 m so với đáy của cột thủy chí tiếp theo trên cùng 1 tuyến quan trắc.

6.1.2.2  Mạng lưới quan trắc mực nước hạ lưu công trình được thiết kế như sau:

1)  Phần hạ lưu trong phạm vi công trình cử cách nhau từ 150 m đến 250 m bố trí một tuyến quan trắc. Số lượng tuyến quan trắc phụ thuộc vào chiều dài đập, nhưng không được ít hơn một (là tuyến tại vị trí sâu nhất). Vị trí tuyến quan trắc nên bố trí trùng với các tuyến quan trắc thấm khác và gần với bậc lên xuống mái hạ lưu để thuận tiện cho việc quan trắc và sửa chữa (xem Hình 1).

2)  Số lượng điểm quan trắc (b, làm tròn khi tính toán) trên một tuyến xác định theo công thức (2):

b = [(HLmax - HLmin) / 2] x 1,2 + 1                    (2).

Trong đó:

HLmax: là cao trình mực nước lớn nhất ở hạ lưu, m.

HLmin: là cao trình mực nước thấp nhất ở hạ lưu, m.

3)  Ngoài ra, tại các vị trí cửa ra các công trình đầu mối như: cống lấy nước, tràn xà lũ, trạm bơm v.v... tối thiểu phải có một điểm quan trắc mực nước.

4)  Dọc theo kênh xả sau tràn bố trí hai tuyến quan trắc mực nước dọc theo hai bên mặt trong tường cánh. Trên một tuyến, từ 30 m đến 50 m có một điểm quan trắc. Trong mọi trường hợp tại mỗi vị trí như dốc nước, bể tiêu năng, kênh xả sau bể tiêu năng tối thiểu phải có một điểm quan trắc.

5)  Vị trí của điểm quan trắc đầu tiên (đầu tuyến) có cao trình thấp hơn cao trình mực nước lớn nhất ở hạ lưu 1 m, vị trí điểm quan trắc cuối tuyến phải thấp hơn cao trình mực nước thấp nhất ở hạ lưu 1 m. Đỉnh của điểm quan trắc (cột thủy chí) trước phải cao hơn từ 0,3 m đến 0,4 m so với đáy cột thủy chí tiếp theo trên cùng một tuyến quan trắc.




CHÚ DẪN:

1 - Cột đo mực nước thượng lưu (ĐN)

2 - Cột đo mực nước hạ lưu (ĐN-HL)

3 - Thiết bị quan trắc đường bão hòa thân đập (BH)

4 - Thiết bị quan trắc áp lực nước thấm lên nền đập (AKT)

5 - Mốc quan trắc lún mặt (MM)

6 - Mốc quan trắc chuyển vị ngang (MN)

7 - Trạm thu thập số liệu quan trắc tự động

 

Hình 1 - Bố trí hệ thống quan trắc cao độ mực nước trước và sau công trình

6.1.2.3  Thiết bị quan trắc

Để quan trắc mực nước thượng, hạ lưu công trình cần tiến hành kết hợp cả hai thiết bị đo thủ công và thiết bị đo tự động, cụ thể như sau:

1) Thiết bị đo thủ công là các cột đo nước (cột thủy chí) bao gồm: thước thép dài 2 m (chia nhỏ đến cm) có vạch sơn được gắn trực tiếp trên cột bê tông (có móng cột chôn sâu vào đất đắp hoặc đất đá nền ổn định tối thiểu 0.5m) đặt ở mái công trình, gắn vào tường (trụ) bê tông hoặc vạch sơn trực tiếp vào kết cấu bê tông công trình tại vị trí ít bị ảnh hưởng của sóng, gió như cửa vào, cửa ra, tường cánh của các công trình đầu mối: cống lấy nước, tràn xả lũ, trạm bơm, v.v... (xem Phụ lục B).

2)  Thiết bị đo tự động là các cảm biến được lắp đặt trong ống bảo vệ (xem Phụ lục B) có các yêu cầu kỹ thuật như quy định tại điều 5.2.2 và các yêu cầu sau đây:

a)  Thiết bị đo tự động phải được lắp đặt trên cùng tuyến đo với thiết bị đo thủ công: Trên 1 tuyến đo đối với công trình cấp III, cấp IV lắp đặt 1 cảm biến ở cao trình dưới mực nước chết (ở thượng lưu) và dưới mực nước thấp nhất (ở hạ lưu) 1 m; đối với công trình cấp II, cấp I, cấp đặc biệt thì cứ 30 m cột nước lắp đặt thêm 1 cảm biến đến cao trình dưới mực nước dâng bình thường (ở thượng lưu) 10 m và dưới mực nước lớn nhất (ở hạ lưu) 5 m. Tại các vị trí cửa vào và cửa ra các công trình đầu mối như: cống lấy nước, tràn xả lũ, trạm bơm v.v... tối thiểu phải có một cảm biến đo mực nước tự động lắp đặt cách đáy cột đo nước 0.5m;

b)  Nên sử dụng cảm biến đo kiểu áp lực để giảm ảnh hưởng của sóng trên mặt nước tới kết quả đo và thuận tiện cho công tác bảo vệ cũng như lắp đặt;

c)  Nên sử dụng thiết bị có khả năng giảm thiểu hoặc chống nhiễu, có tín hiệu ra dạng số hoặc tần số;

d)  Hộp đấu nối, thiết bị thu thập số liệu cần được đặt trên bề mặt công trình cao hơn mực nước lớn nhất thiết kế tối thiểu 1,5 m;

e)  Độ chính xác: ≤ ± 0,1% nhưng không quá ± 1 cm.

6.1.3  Quan trắc đường bão hòa trong thân và áp lực nước thấm lên nền công trình

6.1.3.1  Quan trắc đường bão hòa trong thân công trình đập đất và đập đất đá hỗn hợp

Mạng lưới quan trắc đường bão hòa trong thân đập được thiết kế như sau:

1) Dọc tim đập bố trí các tuyến quan trắc theo các mặt cắt ngang, mật độ các tuyến như sau:

- Phần lòng sông cứ cách nhau từ 100 m đến 150 m bố trí một tuyến quan trắc;

- Phần thềm sông cứ cách nhau từ 150 m đến 250 m bố trí một tuyến quan trắc;

- Tuyến quan trắc nên đặt ở những vị trí có sự thay đổi về địa chất nền hoặc kết cấu thân đập. Trong mọi trường hợp số lượng tuyến quan trắc cho mỗi đập không ít hơn ba, bao gồm: một tuyến tại vị trí sâu nhất (lòng sông) và hai tuyến bố trí hai bên vai đập;

- Vị trí tuyến quan trắc nên bố trí trùng với các tuyến quan trắc thấm khác để thuận tiện cho việc quan trắc và sửa chữa (xem Hình 2).

2)  Số lượng ống đo áp (điểm đo) trong một tuyến tùy thuộc chiều cao, hình thức và kết cấu đập nhưng không được ít hơn bốn, trong đó bố trí một ống ở mái thượng lưu trên mực nước lớn nhất thiết kế 0,5 m; từ 1 ống đến 2 ống trên đỉnh đập nhưng phải nằm ngoài phạm vi đường giao thông; từ 2 ống đến 3 ống trên mái hạ lưu, tốt nhất là tại cơ hạ lưu và trước thiết bị tiêu nước (nếu có). Thiết bị đo hoặc cảm biến tại điểm quan trắc phải được đặt trong các ống đo áp và phải bố trí thấp hơn từ 1 m đến 2 m so đường bão hòa dự kiến của thiết kế (đối với công trình xây dựng mới) và thấp hơn từ 2 m đến 3 m so với mực nước trong thân công trình đã xây dựng.




CHÚ DẪN:

1 - Mốc quan trắc lún mặt;

2 - Mốc quan trắc chuyển vị;

3 - Các ống đo áp trong lõi;

4 - Các ống đo áp đặt trong nền;

5 - Hành lang quan trắc.

 

Hình 2 - Bố trí quan trắc đường bão hòa, quan trắc áp lực thấm và quan trắc lún trên một tuyến quan trắc (tuyến đo) của đập

6.1.3.2  Quan trắc áp lực thấm lên nền công trình

Bố trí thiết bị quan trắc áp lực thấm (áp lực kế) trên mặt cắt ngang của công trình theo các tuyến đo và phải đáp ứng các yêu cầu sau đây:

1)  Các tuyến quan trắc áp lực thấm được bố trí vuông góc với trục tim công trình. Số lượng tuyến được xác định bởi điều kiện địa chất nền, quy mô, kích thước công trình, cụ thể:

- Đối với công trình đất khoảng cách giữa các tuyến như quy định đối với quan trắc đường bão hòa;

- Đối với công trình bê tông khoảng cách giữa các tuyến không được lớn hơn 40 m;

- Số lượng tuyến quan trắc áp lực thấm trên một công trình không nhỏ hơn ba: một tuyến ở giữa, còn lại ở hai bên thềm hoặc hai vai công trình nối tiếp với bờ.

2)  Số lượng điểm đo (ống đo áp) trong một tuyến khoảng từ 3 điểm đến 5 điểm, được bố trí ở những điểm đặc trưng của đường viền thấm, bố trí ở ngay phía trước và sau thiết bị chống thấm.

3)  Trường hợp ngay dưới nền công trình có các tầng chứa nước, đất đá có hệ số thấm lớn thì phải bố trí thêm các thiết bị quan trắc áp lực thấm ở các tầng chứa nước này. (xem Hình 3)




Hình 3 - Bố trí thiết bị quan trắc áp lực thấm trong các tầng chứa nước dưới nền công trình

4)  Trường hợp công trình có nhiều loại vật liệu khác nhau (ví dụ: công trình có đơn nguyên bằng đất, đơn nguyên bằng bê tông, đơn nguyên bằng đá xây, v.v...) thì trên mỗi đơn nguyên này, tại khu vực tiếp giáp phải bố trí một tuyến quan trắc có từ 3 điểm đo đến 5 điểm đo áp lực thấm.

5)  Đối với đập có kết cấu chống thấm kiểu tường tâm, tường nghiêng bằng vật liệu ít thấm nước (đất, bê tông) thì phải bố trí các thiết bị quan trắc như quy định tại mục 6 điều 6.1.3.2 để kiểm tra hiệu quả làm việc của tường.

6)  Nền công trình xử lý thấm bằng màn chắn kiểu phun xi măng hay cừ (thép, bê tông, v.v...), phải bố trí thiết bị quan trắc để đánh giá hiệu quả làm việc của màn chắn, mỗi tuyến bố trí tối thiểu ba điểm đo:

- Điểm đo thứ nhất đặt trước màn chắn, độ sâu dưới mặt tiếp xúc của công trình với nền khoảng 2m;

- Điểm đo thứ hai đặt sát sau màn chắn, độ sâu bằng tứ 0,5 lần đến 0,7 lần chiều sâu của màn chắn;

- Những điểm đo tiếp sau bố trí nông hơn, điểm đo cuối cùng phải đặt sát mặt tiếp xúc giữa công trình và nền.

CHÚ THÍCH: Trường hợp đất đá dưới nền công trình có hệ số thấm nhỏ hơn yêu cầu của thiết kế và nền công trình không tiến hành xử lý chống thấm thì không cần bố trí thiết bị quan trắc áp lực thấm lên nền công trình.

6.1.3.3  Thiết bị quan trắc

Để quan trắc đường bão hòa và áp lực thấm lên nền công trình cần tiến hành kết hợp cả hai thiết bị đo thủ công và thiết bị đo tự động, cụ thể như sau:

1)  Thiết bị đo thủ công là cuộn dây đo nước chạy bằng pin (Water Level Meter) có chiều dài lớn hơn chiều sâu đo ít nhất 1 m.

2)  Thiết bị đo tự động là các cảm biến đo áp lực (áp lực kế) được lắp đặt trong ống bảo vệ, cáp truyền tín hiệu, thiết bị thu thập số liệu, v.v... (xem Phụ lục B) có các yêu cầu kỹ thuật như quy định tại điều 5.2.2 và các yêu cầu sau đây:

- Vị trí lắp đặt cảm biến đảm bảo có thể đo được tới mực nước thấp nhất theo thiết kế;

- Các áp lực kế đặt sẵn vào điểm cần quan trắc ngay từ khi thi công. Đối với nền cát mịn phải thiết kế lớp bảo vệ đảm bảo không bị tắc.

- Nên sử dụng thiết bị có khả năng giảm thiểu hoặc chống nhiễu;

- Thiết bị thu thập số liệu cần được đặt cao hơn mặt công trình tối thiểu 0,5 m;

- Việc theo dõi và quan trắc các thông số quan trắc trong quá trình thi công ngay tại hiện trường khi các thiết bị đọc, ghi tự động chưa được lắp đặt, được thực hiện bằng thiết bị đọc xách tay.

- Độ chính xác: ≤ ± 0,1%.

6.1.4  Quan trắc thấm vòng qua vai (mang) công trình

6.1.4.1  Quan trắc thấm vòng qua vai công trình thực hiện theo quy định tại điều 5.1.1 và 5.1.2 khi vai công trình đặt trên các lớp đất, đá có hệ số thấm lớn hơn 1 x 10-4 cm/s (yêu cầu về thiết kế nền công trình thủy công theo TCVN 4253).

6.1.4.2  Tuyến quan trắc thấm vòng chỉ bố trí tại vai (mang) công trình, nằm ngoài phạm vi xử lý chống thấm và kéo dài đến hết sườn (đồi) núi hoặc dải thềm mà vai công trình tựa vào, khoảng cách giữa các tuyến không lớn hơn 40 m và ít nhất mỗi vai phải có 1 tuyến quan trắc.

6.1.4.3  Nguyên tắc bố trí, số lượng và thiết bị đo tương tự như quan trắc đường bão hòa quy định tại điều 6.1.3 nhưng áp dụng đối với mực nước ngầm dự kiến tại vai công trình.

6.1.5  Quan trắc lưu lượng thấm hạ lưu (đối với công trình đất, đá: đập đất, đất đá hỗn hợp, đá đổ) và quan trắc lưu lượng thấm mái đào hai bên vai đập

6.1.5.1  Để xác định lưu lượng thấm hạ lưu đập, tại chân mái hạ lưu đập đặt các rãnh tập trung nước ở những điểm cần đo lưu lượng. Các điểm đo lưu lượng thông thường được bố trí ở nơi có cao độ thấp nhất của các rãnh tập trung nước và cách nhau không quá 250 m. Số lượng điểm đo tối thiểu là ba, trong đó một ở khu vực lòng sông còn lại là ở hai bên vai đập.

6.1.5.2  Thiết bị đo lưu lượng (xem Phụ lục B) thường sử dụng là đập tràn kiểu tam giác, kiểu thành mỏng (đo thủ công) hoặc các cảm biến đo lưu lượng nước (đo tự động) đáp ứng theo yêu cầu như quy định tại điều 5.2.2

6.1.5.3  Trường hợp cần thiết phải quan trắc lưu lượng thấm ở mái đào hai bên vai đập thực hiện như quy định tại điều 6.1.5.1 và 6.1.5.2, áp dụng với mái đào từng bên vai đập.

6.1.6  Quan trắc lưu lượng thấm qua khớp nối bên trong công trình (đối với công trình bê tông và bê tông cốt thép) và quan trắc lưu lượng thấm mái đào hai bên công trình

6.1.6.1  Để đo lưu lượng thấm qua khớp (khe) nối bên trong công trình (hoặc trong hành lang thu nước của công trình) bê tông, bê tông cốt thép cần đặt các máng (hoặc ống) thu, tập trung nước và dẫn ra các thiết bị đo lưu lượng. Các điểm đo lưu lượng bố trí cách nhau từ (100 đến 200) m tại điểm đầu, điểm giữa và điểm cuối của máng (ống) tập trung nước hoặc hành lang thu nước.

6.1.6.2  Thiết bị đo lưu lượng tương tự như thiết bị đo lưu lượng thấm hạ lưu, quy định tại điều 6.1.5.

6.1.6.3  Trường hợp cần thiết phải quan trắc lưu lượng thấm ở mái đào hai bên công trình thực hiện như quy định tại điều 6.1.6.1 và 6.1.6.2, áp dụng với mái đào từng bên công trình.

6.1.7  Quan trắc áp lực kẽ rỗng

6.1.7.1  Quan trắc áp lực kẽ rỗng chỉ tiến hành đối với công trình đất, đá (đập đất, đất đá hỗn hợp, đập đá đỗ) cấp I và cấp đặc biệt, có thân đập, tường tâm hoặc tường nghiêng là đất sét hoặc á sét nặng. Đối với công trình đất, đá cấp II, cấp III và cấp IV chỉ tiến hành khi có chế độ quan trắc đặc biệt.

6.1.7.2  Tuyến quan trắc nên bố trí trùng với tuyến quan trắc đường bão hòa trong thân đập. Trên một tuyến quan trắc, theo chiều cao công trình cách nhau từ 15 m đến 20 m bố trí một tuyến đo trên mặt cắt ngang của đập. Số lượng thiết bị đo (các áp lực kế) trong một tuyến đo ngang phụ thuộc vào bề rộng mặt cắt đập nhưng không ít hơn 5 (xem Hình 4).

6.1.7.3  Các áp lực kế đặt sẵn vào vị trí cần đo ngay trong thời gian thi công. Việc bố trí hệ thống dây dẫn từ các áp lực kế ra vị trí đọc số liệu điểm quan trắc có thể sử dụng hành lang khoan phụt, nếu không có hành lang khoan phụt thì bố trí một buồng đặc biệt ở chân đập hạ lưu nơi không ngập nước.

6.1.7.4  Áp lực kế có cấu tạo giống như áp lực kế đo áp lực đất, nước và phải đáp ứng theo yêu cầu như quy định tại điều 5.2.2.




CHÚ DẪN:

1 - Các ống đo áp quan trắc đường bão hòa trong thân đập.

3 - Ống đo áp quan trắc áp lực thấm nền đập.

2 - Áp lực kế (piezometer) quan trắc áp lực kẽ rỗng trong thân đập.

 

Hình 4 - Bố trí thiết bị quan trắc kẽ rỗng trong thân đập

6.2  Quan trắc chuyển vị

6.2.1  Nội dung quan trắc chuyển vị bao gồm:

1)  Quan trắc lún (chuyển vị đứng);

2)  Quan trắc chuyển vị ngang (nghiêng, lệch);

3)  Quan trắc độ mở rộng hoặc thu hẹp của khớp (khe) nối, khe nứt.

6.2.2  Quan trắc lún (chuyển vị đứng)

6.2.2.1  Quan trắc lún mặt

Để quan trắc lún mặt của công trình sử dụng phương pháp quan trắc trực tiếp (trắc đạc) theo quy định trong TCVN 9360, thông qua hệ thống mốc mặt (xem Phụ lục B), bố trí cụ thể như sau:

1)  Đối với công trình đất, đá: đập đất, đập đất đá hỗn hợp, đập đá đổ (xem Hình 5)

a)  Số lượng tuyến quan trắc quy định như sau:

- Phần bãi (thềm sông) và vai đập (sườn đồi, núi) các tuyến quan trắc cách nhau từ 150 m đến 250 m;

- Phần lòng sông các tuyến quan trắc cách nhau từ 100 m đến 150 m;

- Trong mọi trường hợp phải có ít nhất ba tuyến quan trắc: một tuyến bố trí ở lòng sông (lòng khe) và hai tuyến còn lại ở hai bên vai công trình.

b)  Trong những trường hợp sau đây, tuyến quan trắc lún mặt phải bố trí bổ sung tại các vị trí:

- Có chiều cao công trình biến đổi đột ngột: cao trình chênh lệch trên 5 m;

- Địa chất nền phức tạp cấp III (C) (theo quy định tại TCVN 8477);

- Tuyến công trình cong có góc ngoặt vượt quá 15°.

c)  Số lượng mốc trong mỗi tuyến quy định như sau:

- Trên đỉnh đập bố trí 2 mốc ở gần 2 mép thượng, hạ lưu đập và nằm ngoài phạm vi đường giao thông;

- Trên mái hạ lưu đập bố trí mốc trên các cơ đập, khi không có cơ thì bố trí trực tiếp lên mái đập, cứ chênh cao từ 8 m đến 10 m bố trí 1 mốc;

- Trên mái thượng lưu đập bố trí 1 mốc ở trên mực nước dâng bình thường khoảng 1 m, đối với đập cấp I và cấp đặc biệt bố trí 1 mốc đặt cao hơn mực nước chết từ 1 m đến 2 m.

d)  Cao độ các mốc quan trắc được xác định với độ chính xác thủy chuẩn hạng 3 và cao độ các mốc chuẩn (mốc cơ sở) được xác định với độ chính xác thủy chuẩn hạng 2.

2)  Đối với công trình bê tông và bê tông cốt thép

Số lượng mốc phải đảm bảo quan trắc được độ lún công trình và bộ phận công trình, đồng thời quan trắc được chênh lệch lún giữa các bộ phận hoặc giữa các đơn nguyên đo của công trình và phải đảm bảo thỏa mãn các yêu cầu sau:

- Các mốc được bố trí theo chiều dọc và ngang của đơn nguyên đo hoặc bộ phận công trình, khoảng cách giữa các mốc không quá 10 m;

- Trong trường hợp công trình được chia thành từng đoạn bởi các khe lún thì các mốc đo của từng đoạn sẽ sử dụng làm mốc quan trắc lún của mỗi đoạn công trình (xem Hình 6);

- Trong mọi trường hợp tại mỗi một đơn nguyên đo hoặc bộ phận công trình phải bố trí tối thiểu hai mốc lún mặt ở đầu và cuối đơn nguyên đo hoặc bộ phận công trình;

- Cao độ các mốc quan trắc được xác định với độ chính xác thủy chuẩn hạng 2 và cao độ các mốc chuẩn (mốc cơ sở) được xác định với độ chính xác thủy chuẩn hạng 2.




CHÚ DẪN:

1. Mốc quan trắc lún sâu;

2: Mốc quan trắc lún mặt;

3. Mốc quan trắc chuyển vị ngang;

4. Mốc cơ sở

Hình 5 - Bố trí các mốc quan trắc lún đối với đập đất, đá




Hình 6 - Bố trí các mốc quan trắc lún đối với các công trình bê tông và bê tông cốt thép

6.2.2.2  Quan trắc lún sâu (đối với công trình đất, đá)

Quan trắc lún sâu thân và nền chỉ thực hiện đối với các công trình đất, đá (đập đất, đất đá hỗn hợp, đá đổ) cấp II, cấp I và cấp đặc biệt. Để quan trắc lún sâu các lớp đất, đá khác nhau trong thân và nền đập sử dụng phương pháp quan trắc gián tiếp thông qua các thiết bị đo tự động như: thiết bị đo kiểu từ tính, thiết bị đo lún sâu bằng khí nén và các thiết bị có tính năng tương tự (xem Phụ lục A) và phải đáp ứng các yêu cầu sau:

1)  Tuyến quan trắc lún sâu được quy định như lún mặt và nên bố trí trùng nhau (xem Hình 7). Các mốc đo lún đặt trên cùng một cao độ trong một mặt cắt ngang của đập gọi là tuyến đo ngang;

2)  Tuyến dưới cùng bố trí sâu hơn đáy chân khay ở vị trí thấp nhất của đập khoảng 5 m, tùy theo chiều cao đập cứ chênh cao từ 8 m đến 10 m thì bố trí một tuyến đo ngang (đối với đập đồng chất) và cứ mỗi loại đất bố trí một tuyến đo ngang (đối với đập không đồng chất). Số lượng mốc quan trắc trong mỗi tuyến đo ngang từ 2 mốc đến 5 mốc;

3)  Các thiết bị đo tự động phải đáp ứng yêu cầu theo quy định tại điều 5.2.2.




CHÚ DẪN:

1 - Mốc quan trắc lún mặt kết hợp mốc cao độ;            2 - Mốc ngắm;  3 - Mốc quan trắc lún sâu.

Hình 7 - Bố trí mốc quan trắc lún sâu trong thân và nền đập đất, đá

6.2.3  Quan trắc chuyển vị ngang (nghiêng, lệch)

Quan trắc chuyển vị ngang (nghiêng, lệch) của công trình tuân thủ theo quy định của TCVN 9399. Thiết bị sử dụng để quan trắc chuyển vị ngang bao gồm: Máy đo, mốc ngắm, hầm dọc, quả lắc, thiết bị đo nghiêng, v.v... ưu tiên sử dụng phương pháp quan trắc trực tiếp (hệ thống mốc mặt và phương pháp trắc đạc), cụ thể như sau:

1)  Đối với công trình đất, đá: đập đất, đập đất đá hỗn hợp, đập đá đổ

a)  Số lượng tuyến quan trắc quy định như quan trắc lún mặt và nên bố trí trùng nhau (xem Hình 5). Trong trường hợp có kết cấu bê tông, bê tông cốt thép nằm trong thân đập, tuyến quan trắc nên bố trí trùng với vị trí có kết cấu bê tông, bê tông cốt thép này;

b) Số lượng mốc trong mỗi tuyến được quy định như sau:

- Nếu bề rộng đỉnh đập (Bđ) nhỏ hơn 8 m thì chỉ cần bố trí 1 mốc tại mép thượng lưu đập; nếu Bđ lớn hơn hoặc bằng 8 m thì bố trí 2 mốc tại mép thượng và hạ lưu đập;

- Trên mái hạ lưu đập bố trí các mốc trên các cơ, khi không có cơ thì bố trí trực tiếp lên mái đập. Theo chiều cao của đập đồng chất cứ cách nhau từ 8 m đến 10 m bố trí một mốc; đối với đập không đồng chất cứ mỗi loại đất, đá đắp khác nhau bố trí 1 mốc. Nên xem xét thiết kế mốc quan trắc chuyển vị ngang kết hợp với mốc quan trắc lún mặt để giảm số lượng mốc;

- Trường hợp kết cấu bê tông, bê tông cốt thép nằm lộ thiên ra khỏi mặt đập thì bố trí mốc quan trắc theo quy định như đối với công trình bê tông.

c)  Tọa độ các mốc quan trắc, các mốc cơ sở nên xác định với độ chính xác của tam giác hạng 2 để đảm bảo độ chính xác sai số trung phương cho phép là ≤ 5 mm.

2)  Đối với công trình bê tông, bê tông cốt thép

Số lượng mốc phải đảm bảo quan trắc được chuyển vị theo phương nằm ngang của công trình, bộ phận công trình hoặc giữa các đơn nguyên đo của công trình và phải đảm bảo thỏa mãn các yêu cầu sau:

- Các mốc được bố trí theo chiều dọc và ngang của đơn nguyên đo hoặc bộ phận công trình từ mặt công trình về phía hạ lưu (phần không ngập nước), khoảng cách giữa các mốc không quá 10 m. Trường hợp đơn nguyên đo hoặc bộ phận công trình có kích thước lớn hơn 10m, phải bố trí bổ sung thêm mốc;

- Trong mọi trường hợp tại mỗi một đơn nguyên đo hoặc bộ phận công trình phải bố trí tối thiểu 4 mốc ở 4 góc của đơn nguyên đo hoặc bộ phận công trình (xem Hình 6);

- Đối với đập vòm, nên bố trí kết hợp quan trắc chuyển vị ngang và quan trắc độ võng của mặt cong so với trục dọc của đập. Số lượng mốc quan trắc phụ thuộc vào chiều cao đập, trung bình cứ từ 10 m đến 15 m theo chiều cao bố trí một mốc. Mỗi khoang đập cần bố trí ít nhất một tuyến quan trắc (xem Hình 8);

- Tọa độ các mốc quan trắc nên xác định với độ chính xác của tam giác hạng 2, tọa độ các mốc cơ sở xác định bằng hoặc cao hơn 1 cấp so với tọa độ của mốc quan trắc để đảm bảo độ chính xác sai số trung phương cho phép là ≤ 2 mm.



CHÚ DẪN:

1 - Mốc quan trắc chuyển vị đứng và độ võng;                  2. Mốc quan trắc chuyển vị ngang;

I, II, II, IV, V - Tuyến quan trắc chuyển vị và độ võng

Hình 8 - Sơ đồ bố trí mốc quan trắc chuyển vị ngang và độ võng đập vòm

6.2.4  Quan trắc độ mở rộng hoặc thu hẹp của khớp (khe) nối, khe nứt (đối với công trình bê tông và bê tông cốt thép; bao gồm cả kết cấu bê tông, bê tông cốt thép nằm lộ thiên ra khỏi công trình đất)

Để quan trắc độ mở rộng hoặc thu hẹp của khớp (khe) nối, khe nứt, khe lún hoặc khe hở sử dụng thiết bị đo để quan trắc, ví dụ như: Máy đo, mốc ngắm, quả lắc, thiết bị đo nghiêng, thiết bị đo khe hở v.v... Sử dụng phương pháp quan trắc trực tiếp (trắc đạc) đối với mốc ngắm, quan trắc gián tiếp (đo tự động) đối với quả lắc, thiết bị đo nghiêng, thiết bị đo khe hở v.v... và phải đáp ứng các yêu cầu sau:

1)  Đối với công trình cấp II, cấp III và cấp IV sử dụng hệ thống mốc trắc đạc đặt trên mặt công trình, trong trường hợp này các mốc được đặt đối xứng qua khe nối (xem Hình 6);

2)  Đối với công trình cấp I và cấp đặc biệt sử dụng các thiết bị đo tự động đặt vào giữa tất cả các khe nối của công trình. Tại khe nối giữa các hạng mục công trình (tiếp giáp giữa đập, tràn, cống, v.v...) phải bố trí riêng 1 tuyến quan trắc;

3)  Số lượng điểm đo trên 1 tuyến phụ thuộc vào chiều cao, chiều rộng và kết cấu công trình, theo chiều dọc (chiều cao) khe nối cứ cách nhau từ 10 m đến 15 m bố trí một điểm đo. Trong mọi trường hợp một khe nối, một khe nứt hoặc một khe lún phải có tối thiểu 2 điểm đo tại đỉnh và chân.

4)  Thiết bị đo tự động phải đáp ứng yêu cầu theo quy định tại điều 5.2.2 và nên sử dụng loại thiết bị đo 1 chiều theo tim (trục) công trình.

6.2.5  Mốc cơ sở phục vụ quan trắc chuyển vị

Mốc cơ sở (mốc cố định, mốc chuẩn) là các mốc được đặt bên ngoài phạm vi xây dựng công trình tại các vị trí phù hợp với phương pháp trắc đạc, cho phép thông hướng và đo được tất cả các mốc quan trắc chuyển vị đứng và ngang của công trình (xem Hình 5), đồng thời thỏa mãn các yêu cầu sau:

1)  Mốc cơ sở sử dụng mốc mặt và được đặt tại các vị trí có địa chất nền ổn định, không bị ảnh hưởng của công tác thi công cũng như vận hành công trình, mốc phải có kết cấu bền và ổn định (xem Phụ lục B);

2)  Các mốc cơ sở nên bố trí ở cao trình cao hơn so với các mốc quan trắc chuyển vị, không bị ngập nước, không bị che khuất;

3)  Mốc cơ sở phải được bố trí ở hai bên vai công trình, số lượng mốc ở mỗi vai tối thiểu là 3 mốc: 1 mốc ở thượng lưu, 1 mốc ở gần tim, 1 mốc ở hạ lưu và cách nhau không quá 200 m. Trường hợp hai vai công trình ở xa quá 500 m hoặc không thông hướng thì phải bố trí bổ sung thêm mốc cơ sở ở hạ lưu giữa hai vai công trình. Các mốc cơ sở nằm ở phía thượng và hạ lưu phải cao hơn mực nước lớn nhất thiết kế tương ứng tối thiểu 1 m;

4)  Cao tọa độ mốc cơ sở phải được xác định theo quy định tại điều 6.2.2 và 6.2.3 để đảm bảo đáp ứng được sai số theo quy định.

6.3  Quan trắc biến dạng, áp lực đất, đá lên kết cấu bê tông và bê tông cốt thép nằm trong công trình đất, đá

6.3.1  Quan trắc biến dạng, áp lực đất đá lên kết cấu bê tông và bê tông cốt thép nằm trong công trình đất, đá thực hiện đối với công trình cấp I và cấp đặc biệt, đối với công trình cấp II, cấp III và cấp IV chỉ thực hiện khi có chế độ quan trắc đặc biệt.

6.3.2  Để quan trắc biến dạng cần bố trí mạng lưới và các thiết bị như quan trắc chuyển vị theo quy định tại các điều 6.2.2 và 6.2.3. Trường hợp cống lấy nước bằng bê tông, bê tông cốt thép đặt trong thân đập thì ngoài việc quan trắc biến dạng, phải bố trí thêm thiết bị để quan trắc độ mở rộng và thu hẹp của khớp nối theo quy định tại điều 6.2.4.

6.3.3  Quan trắc áp lực đất, đá lên công trình chỉ thực hiện khi chiều cao cột đất, đá tác dụng lên công trình lớn hơn 25 m. Để thực hiện quan trắc cần bố trí áp lực kể theo các tuyến như các tuyến quan trắc lún mặt quy định tại điều 6.2.2.1. Số lượng áp lực kế bố trí trong một tuyến ít nhất là 5 để có thể xây dựng được biểu đồ đẳng áp lực tác dụng lên công trình (xem Hình 9).

6.3.4  Thiết bị quan trắc là các áp lực kế đo tự động được đặt sẵn ngay trên bề mặt bê tông trước khi đắp đất, đá và phải đáp ứng theo yêu cầu quy định tại điều 5.2.2.




Hình 9 - Sơ đồ bố trí các áp lực kế để đo áp lực đất, đá lên bề mặt kết cấu bê tông

6.4  Quan trắc ứng suất

6.4.1  Quy định chung

6.4.1.1  Quan trắc ứng suất được thực hiện đối với công trình cấp I và cấp đặc biệt; đối với công trình cấp II, cấp III và cấp IV chỉ thực hiện khi có chế độ quan trắc đặc biệt. Nội dung quan trắc bao gồm: Quan trắc trạng thái ứng suất và ứng suất nhiệt.

6.4.1.2  Đối với công trình đất, đá thực hiện quan trắc trạng thái ứng suất trong công trình.

6.4.1.3  Đối với công trình bê tông, bê tông cốt thép thực hiện quan trắc trạng thái ứng suất và ứng suất nhiệt trong công trình; quan trắc trạng thái ứng suất nền đối với công trình đặt trên nền đất, với công trình đặt trên nền đá chỉ thực hiện khi có chế độ quan trắc đặc biệt.

6.4.2  Quan trắc ứng suất trong công trình

6.4.2.1  Quan trắc trạng thái ứng suất trong công trình đất, đá (đập đất, đất đá hỗn hợp, đá đổ)

1)  Bố trí các tuyến quan trắc ứng suất như tuyến quan trắc lún mặt quy định tại điều 6.2.2.1, số lượng tuyến và thiết bị đo như quan trắc áp lực kẽ rỗng quy định tại điều 6.1.7.

2)  Thiết bị để quan trắc ứng suất lả các loại cảm biến được lắp bên trong công trình, mỗi thiết bị đo được một hướng của ứng suất và phải đáp ứng theo yêu cầu quy định tại điều 5.2.2. Có hai loại thiết bị quan trắc ứng suất:

- Loại đo trực tiếp: Số đọc của thiết bị là giá trị áp lực. Cấu tạo của thiết bị là những tấm đo áp lực (pressure cell) có dạng hộp mỏng chứa chất lỏng bên trong, giá trị áp lực đo được là áp lực của chất lỏng. Thiết bị chỉ dùng để đo áp lực nén trong môi trường liên tục. Tùy theo loại vật liệu của kết cấu công trình là loại thiết bị sử dụng là khác nhau. Trường hợp sử dụng loại cảm biến đo biến dạng để xác định ứng suất, cần có những thí nghiệm xác định giá trị modul đàn hồi của bê tông ở những tuổi khác nhau;

- Loại đo gián tiếp: số đọc của thiết bị là giá trị biến dạng của kết cấu cần đo, thiết bị là khác nhau đối với vật liệu của kết cấu cần đo là khác nhau. Thiết bị có dạng thanh và có cùng biến dạng với vật liệu kết cấu đo. Giá trị ứng suất (Ϭ) được chuyển đổi theo công thức (3) của định luật Hooke.




Trong đó:

ε là giá trị biến dạng đo được;

E  là giá trị mô đun đàn hồi của vật liệu kết cấu cần đo, tính bằng N/mm2.

6.4.2.2  Quan trắc trạng thái ứng suất trong công trình bê tông, bê tông cốt thép

1)  Để quan trắc trạng thái ứng suất thường thực hiện bằng hai phương pháp: quan trắc trực tiếp; hoặc gián tiếp thông qua biến dạng, sau đó tính chuyển thành ứng suất theo lý thuyết đàn hồi. Nguyên tắc bố trí hệ thống thiết bị quan trắc phải căn cứ vào biểu đồ ứng suất tính toán, ưu tiên bố trí dày hơn ở mặt cắt có biểu đồ ứng suất hai đầu. Việc bố trí tuyến và số lượng thiết bị trong một tuyến như quy định tại điều 6.4.3. Thiết bị quan trắc gián tiếp qua biến dạng là thiết bị kiểu dây căng; thiết bị quan trắc trực tiếp là các áp kế.

2)  Đối với đập vòm, ứng suất do tải trọng ngoài gây ra thường khá lớn vì vậy việc bố trí thiết bị để quan trắc ứng suất là rất quan trọng. Tại mỗi điểm quan trắc đều phải bố trí theo phương đứng và ngang. Số lượng tuyển quan trắc phụ thuộc vào chiều cao đập và chế độ quan trắc đặc biệt (nếu có). Theo chiều cao đập cứ khoảng 10 m bố trí một mặt cắt ngang, trên mặt cắt ngang bố trí từ 5 điểm đến 7 điểm quan trắc, vị trí cụ thể đặt thiết bị phải dựa vào kết quả tính toán trạng thái ứng suất và biến dạng của đập.

3)  Trong công trình bê tông ngoài quan trắc trạng thái ứng suất còn có quan trắc nhiệt độ. Nên bố trí các thiết bị để quan trắc trạng thái ứng suất và quan trắc nhiệt trong cùng một tuyến và tích hợp trên cùng 1 cảm biến để tiết kiệm dây dẫn ra từ điểm quan trắc (xem Hình 10).




Hình 10 - Sơ đồ bố trí các tuyến quan trắc nhiệt và ứng suất đập bê tông trọng lực trên nền đá

6.4.3  Quan trắc ứng suất nền công trình bê tông, bê tông cốt thép trên nền đất

6.4.3.1  Số lượng tuyến quan trắc không được nhỏ hơn 3: Một tuyến ở vị trí lòng sông, hai tuyến còn lại đặt hai bên thềm. Khoảng cách giữa các tuyến quan trắc không nên lớn hơn 30 m.

6.4.3.2  Thiết bị để quan trắc là các áp lực kế đặt cách mặt dưới bản đáy bê tông từ 10 cm đến 15 cm. Số lượng áp lực kế trong mỗi tuyến phụ thuộc vào kích thước mặt cắt ngang công trình nhưng tối thiểu là từ 4 đến 5, hai biên bản đáy được bố trí dày hơn ở giữa. Trường hợp nền phức tạp cần phải tăng số lượng áp lực kế để đáp ứng yêu cầu quan trắc.

6.4.4  Phương pháp và bố trí thiết bị quan trắc

6.4.4.1  Quan trắc trạng thái ứng suất trong công trình

1)  Để quan trắc có thể áp dụng một trong hai phương pháp: Quan trắc trực tiếp trị số ứng suất hoặc quan trắc gián tiếp qua trị số biến dạng sau đó tính toán ra ứng suất;

2)  Thiết bị quan trắc phải được đặt sẵn vào trong khối bê tông ngay từ khi thi công và phải đáp ứng theo quy định tại điều 5.2.2 và các yêu cầu sau:

- Trường hợp sử dụng loại cảm biến đo biến dạng để xác định ứng suất theo công thức (3) cần tiến hành thí nghiệm xác định giá trị modul đàn hồi của bê tông ở những tuổi khác nhau.

- Vữa xi măng dùng để lấp thiết bị phải có mác tương đương với khối bê tông công trình cần đo ứng suất.

- Khi sử dụng thiết bị quan trắc tự động (đo từ xa) cần chú ý kết hợp với hệ thống thiết bị quan trắc nhiệt để tiết kiệm dây dẫn ra từ điểm quan trắc;

3)  Số lượng thiết bị quan trắc phụ thuộc vào quy mô, hình dạng công trình và tính phức tạp của nền, cụ thể như sau:

- Để quan trắc ứng suất tại một điểm theo bài toán một hoặc hai chiều của môi trường đẳng hướng và liên tục thì tại một điểm quan trắc chỉ cần bố trí từ một đến hai thiết bị đo là đủ (xem Hình 11).



Hình 11 - Sơ đồ bố trí cụm hai thiết bị đo


- Trong trường hợp tổng quát để nghiên cứu trạng thái ứng suất của bài toán không gian, phải bố trí một cụm gồm chín thiết bị đo (xem Hình 12).


 



Hình 12 - Sơ đồ bố trí cụm chín thiết bị đo


- Khi nghiên cứu bài toán biến dạng phẳng thì bố trí bốn thiết bị đo. Trường hợp bài toán ứng suất phẳng bố trí năm thiết bị đo (Xem Hình 13).



Hình 13 - Sơ đồ bố trí cụm năm thiết bị đo


- Trong trường hợp ứng suất hai hướng vuông góc với nhau thì chỉ cần bố trí hai thiết bị đo cho một điểm quan trắc.

- Trong mọi trường hợp số lượng thiết bị quan trắc ứng suất phải theo yêu cầu của thiết kế trên cơ sở bài toán nghiên cứu (tính toán) ứng suất.

4)  Đối với kết cấu bê tông và bê tông cốt thép, để quan trắc phải bố trí tại những vị trí công trình đã được tính toán theo lý thuyết hoặc thông qua thí nghiệm trên mô hình nhằm so sánh giữa trị số thực tế với trị số tính toán. Để nghiên cứu ứng suất cục bộ tại những nơi như mép lỗ cống, các góc cửa vào của cống thì phải đặt các thiết bị đo tại đó ít nhất từ 2 điểm đến 3 điểm quan trắc.

6.4.4.2  Quan trắc trạng thái ứng suất nền công trình

1)  Để nghiên cứu ứng suất của nền công trình, thiết bị đo tự động phải đặt trong các hố khoan đã được khoan trước vào nền trước khi đổ bê tông bản đáy và phải đáp ứng theo yêu cầu quy định tại điều 5.2.2.

2)  Trong nền công trình, các thiết bị đo phải đặt thẳng đứng. Để loại trừ ứng suất bản thân của nền ra khỏi các chỉ số quan trắc, phải bố trí thiết bị đo trong các ống hình trụ không chịu ứng suất trước. Do việc xác định ứng suất trong nền công trình rất khó khăn và phức tạp, nên chỉ bố trí các thiết bị đo tại những điểm mà ở đó xuất hiện ứng suất lớn nhất (xem Hình 14).




Hình 14 - Sơ đồ bố trí thiết bị đo ứng suất trong nền công trình


6.5  Quan trắc nhiệt độ

6.5.1  Yêu cầu chung

Do sự thay đổi nhiệt độ trong công trình bê tông (đặc biệt là bê tông khối lớn) làm xuất hiện các khe nứt nhiệt, gây nguy hiểm cho sự làm việc của công trình nên cần quan trắc chế độ nhiệt trong thân và nền công trình cấp I và cấp đặc biệt; đối với công trình cấp II, cấp III và cấp IV chỉ thực hiện khi có chế độ quan trắc đặc biệt, ở những cấu kiện bê tông có chiều dày nhỏ hơn 5 m do nhiệt độ giảm tương đối nhanh nên không cần phải bố trí quan trắc nhiệt độ, trừ trường hợp có yêu cầu nghiên cứu đặc biệt của thiết kế.

6.5.2  Quan trắc nhiệt độ trong thân công trình

6.5.2.1  Bố trí tuyến quan trắc và số lượng nhiệt kế trong một tuyến phụ thuộc vào kích thước, quy mô, cấp công trình và nhiệm vụ đề ra cho công tác quan trắc. Trong mọi trường hợp phải có tối thiểu 5 nhiệt kế trên 1 tuyến quan trắc.

6.5.2.2  Bố trí nhiệt kế cần phải thông qua tính toán. Nguyên tắc cơ bản là phải đủ điểm để vẽ được biểu đồ đẳng nhiệt độ làm cơ sở so sánh với tính toán lý thuyết. Nên bố trí nhiệt kế ở hai biên và hạ lưu với số lượng dày hơn, càng vào tâm công trình càng ít đi. Nếu bê tông có dùng chất phụ gia thì cần bố trí nhiệt kế ở tâm để kiểm tra ảnh hưởng của nó đến chế độ nhiệt của bê tông.

6.5.2.3  Tại mỗi đơn nguyên đo của công trình bê tông, bê tông cốt thép bố trí một tuyến quan trắc nhiệt. Theo chiều cao công trình cứ cách nhau khoảng từ 10 m đến 15 m bố trí một mặt cắt ngang (tiết diện đo) quan trắc, số lượng nhiệt kế bố trí trong một mặt cắt ngang phải đủ để vẽ được biểu đồ đẳng nhiệt của công trình, thường bố trí từ 5 nhiệt kế đến 10 nhiệt kế trong một mặt cắt ngang (xem Hình 10) và nên bố trí ở phần sát biên dày hơn ở phần tâm công trình.

6.5.2.4  Đối với đập vòm thì tối thiểu mỗi khoang đập phải có một tuyến quan trắc nhiệt độ. Theo chiều cao của đập cứ 10 m có một mặt cắt ngang quan trắc, trên đó bố trí từ 5 điểm đến 10 điểm tùy theo mặt cắt ngang của đập, điểm đầu và cuối phải cách biên ngoài cửa đập từ 0,4 m đến 0,6 m.

6.5.2.5  Đối với công trình đất, đá (đập đất, đất đá hỗn hợp, đá đổ), trong các trường hợp cần quan trắc đặc biệt theo yêu cầu của thiết kế để xác định hướng đi và tốc độ của dòng thẩm có thể thực hiện quan trắc nhiệt độ của nước thấm. Bố trí nhiệt kế để đo nhiệt độ của dòng thấm về nguyên tắc cũng giống như nhiệt kế đo nhiệt độ của công trình bê tông. Để đơn giản, nên bố trí trùng với tuyến quan trắc đường bão hòa.

6.5.3  Bố trí quan trắc nhiệt độ nền công trình

6.5.3.1  Công trình bê tông, bê tông cốt thép đặt trên nền đá cấp I và cấp đặc biệt, ngoài quan trắc nhiệt độ trong thân công trình còn phải thực hiện quan trắc nhiệt độ của nền và mặt tiếp xúc của công trình với nền. Tuyến quan trắc nhiệt độ nền nên trùng với tuyến quan trắc nhiệt độ thân công trình với chiều sâu nền đá cần quan trắc quy định tối đa bằng 0,5 Hđ (Hđ là chiều cao đập). Từ mặt nền tiếp xúc với công trình, theo chiều sâu cứ cách nhau khoảng từ 10 m đến 15 m bố trí một mặt cắt ngang (tiết diện đo) quan trắc. Số lượng điểm quan trắc trong nền phải đủ để phân tích được trường nhiệt độ của nền đập và không ít hơn 5 điểm trên một tuyến.

6.5.3.2  Đối với đập vòm, để quan trắc nhiệt độ của nền, cần bố trí các nhiệt kế điện trở đo từ xa đặt sẵn trong các lỗ khoan dưới nền đập ở độ sâu từ 5 m đến 6 m. Hệ thống lỗ khoan có thể bố trí thành tuyến ngang, dọc theo nền đập hoặc theo lưới ô vuông sao cho việc quan trắc thuận lợi. Số lượng điểm quan trắc bố trí trong nền phải đủ để phân tích được trường nhiệt độ, hướng thấm của nền đập và không ít hơn 5 điểm trên một tuyến quan trắc.

6.5.4  Thiết bị quan trắc nhiệt độ

6.5.4.1  Để quan trắc nhiệt độ cần đặt các nhiệt kế đo từ xa (đo tự động). Thiết bị quan trắc nhiệt độ tự động phải đáp ứng theo yêu cầu quy định tại điều 5.2.2 và thường sử dụng là loại nhiệt kế điện trở, hoặc các cảm biến đo theo nguyên lý điện trở, dây rung hay quang học với sai số nhỏ hơn hoặc bằng 1°C. Hệ thống nhiệt kế đặt sẵn vào trong khối bê tông ngay từ khi thi công (đối với quan trắc nhiệt độ thân công trình) và đặt trong hố khoan (đối với quan trắc nhiệt độ nền công trình). Hệ thống dây dẫn được nối từ nhiệt kế đến điểm thu tập trung.

6.5.4.2  Khi sử dụng thiết bị đo nhiệt độ tự động (hoặc đo từ xa) cần chú ý kết hợp với hệ thống thiết bị đo ứng suất để tiết kiệm dây dẫn ra từ điểm quan trắc.

6.6  Quan trắc ứng lực trong cốt thép (áp lực kéo cốt thép)

6.6.1  Công trình bê tông cốt thép cần quan trắc ứng lực của cốt thép chịu lực. Để quan trắc ứng lực trong cốt thép sử dụng các lực kế bố trí thành từng tuyến theo phương chịu lực, một công trình không được bố trí ít hơn 3 tuyến bao gồm:

- Một tuyến ở tâm đáy móng;

- Hai tuyến còn lại đặt ở hai biên của tâm đáy;

- Số lượng lực kế trong một tuyến phụ thuộc vào hình dạng và kích thước kết cấu nhưng không được ít hơn 3.

6.6.2  Vị trí đặt lực kế cần căn cứ vào biểu đồ mô men tính toán và nên đặt tại vị trí có ứng lực lớn nhất. Không bố trí lực kế đơn chiếc, mà bố trí thành cụm từ 2 chiếc đến 3 chiếc trở lên. Có thể bố trí trên từng thanh cốt thép hoặc cách một đến hai thanh.

6.6.3  Tại các khu vực như: trụ pin (vùng gối đỡ cửa vạn), tai van cửa cung, tại mỗi vị trí phải bố trí thiết bị quan trắc ứng lực trong cốt thép theo tuyến đo hoặc điểm đo và đặt tại vùng cốt thép chịu kéo lớn nhất. Trường hợp công trình có thiết kế thép néo vào nền thì phải bố trí lực kế để quan trắc ứng suất kéo của nó.

6.6.4  Nguyên lý làm việc của thiết bị quan trắc áp lực kéo cốt thép tương tự như thiết bị đo ứng suất. Quan trắc biến dạng của cốt thép sau đó xác định ứng lực theo lý thuyết đàn hồi. Thiết bị quan trắc bao gồm lực kế đo trực tiếp và lực kế kiểu dây rung đo gián tiếp.

6.6.5  Các lực kế đo trực tiếp (đo tự động) được hàn trực tiếp vào cốt thép chịu lực (không được hàn vào đoạn cốt thép cong) theo hai phương (dọc và ngang). Các lực kế dùng để đo tự động phải đáp ứng theo yêu cầu quy định tại điều 5.2.2 và chỉ được hàn lực kế đo tự động vào các cốt thép có đường kính lớn hơn 20 mm.

6.7  Quan trắc áp lực nước, áp lực mạch động của dòng chảy

6.7.1  Quan trắc áp lực nước, áp lực mạch động của dòng chảy thực hiện sau đập tràn, cửa ra cống lấy nước, mũi hất của máng phun, thân dốc nước, bể (hố) tiêu năng và sân sau nối tiếp với bể, v.v... bằng bê tông và bê tông cốt thép.

6.7.2  Thiết bị quan trắc được đặt thành những tuyến song song và vuông góc với trục dòng chảy. Tại một tuyến, số lượng thiết bị quan trắc bố trí không được ít hơn 3.

6.7.3  Thiết bị quan trắc có thể đặt trên mặt phẳng nằm ngang hoặc thẳng đứng của công trình. Vị trí đặt các điểm đo trong tuyến quan trắc cần nghiên cứu kỹ, nên đặt tại điểm có xung lực lớn nhất của dòng chảy.

6.7.4  Vị trí đặt thiết bị phải thông qua kết quả thí nghiệm mô hình (nếu có) để đặt thiết bị đo chính xác (xem Hình 15).




Hình 15 - Sơ đồ bố trí thiết bị quan trắc áp lực mạch động của dòng chảy lên mặt công trình bê tông


6.7.5  Để quan trắc áp lực nước, áp lực mạch động của dòng chảy sử dụng cảm biến là áp kế (kiểu dây rung), áp kế thủy lực, v.v... đặt ở vị trí cần đo và phải đáp ứng theo yêu cầu quy định tại điều 5.2.2.

6.7.6  Các thiết bị này có thể được lắp đặt ngay khi bắt đầu đổ bê tông hoặc khi hoàn thành đổ bê tông và phải có bộ phận đặt sẵn trong khối bê tông để đảm bảo liên kết chắc chắn giữa thiết bị đo với mặt bê tông.

6.7.7  Trường hợp phải đặt thiết bị đo trong thời gian thi công bê tông, cần thiết kế vỏ bọc bằng kim loại để bảo vệ thiết bị khỏi chịu va đập trong quá trình xây dựng. Trước khi đưa thiết bị đo vào vận hành phải tháo bỏ các vỏ bọc.

6.7.8  Thiết bị đo phải lắp đặt hoàn chỉnh trước khi công trình ngập nước hoặc trước khi xả lũ, vì vậy trong thời gian lắp đặt thiết bị cần phải đảm bảo bê tông chèn có đủ cường độ.

6.8  Quan trắc khí tượng thủy văn, thủy lực phạm vi công trình

6.8.1  Quan trắc khí tượng thủy văn, thủy lực bao gồm đo mưa và đo mực nước.

6.8.2  Các yêu cầu đối với đo mưa

6.8.2.1  Lắp đặt trạm đo mưa thực hiện theo các yêu cầu sau đây:

1)  Phải lắp đặt một trạm đo mưa ở công trình đầu mối để làm dày hơn các trạm hiện có trong lưu vực.

2)  Vị trí lắp đặt trạm đo phải đảm bảo thuận tiện cho việc vận hành quan trắc; theo dõi, bảo vệ và bảo trì thiết bị.

3)  Đối với trạm đo bằng thủ công thì tại mỗi điểm đo phải có tối thiểu hai thùng (ống) đo, trong đó một thùng làm việc và một thùng dự phòng. Thùng phải đặt nơi bằng phẳng, cách xa vật cản (nhà cửa, cây cối) từ ba đến bốn lần chiều cao của vật cản, miệng thùng phải cao hơn mặt đất tối thiểu 1,50 m.

4)  Đối với trạm đo tự động thì điểm đo phải đặt ở vị trí thông thoáng không bị các vật cản che khuất làm ảnh hưởng đến kết quả đo. Bộ cảm biến đo lượng mưa được lắp đặt chắc chắn ở độ cao từ 1,5 m trở lên so với mặt đất hoặc mặt nền và miệng thùng hứng nước mưa phải nằm ngang.

Để tránh ảnh hưởng của sét lan truyền nên ưu tiên sử dụng nguồn điện từ pin năng lượng mặt trời với công suất phù hợp để hoạt động trong thời gian mưa bão, ngoài ra bố trí nguồn điện lưới để dự phòng.

5)  Ngoài các nội dung quy định ở trên còn phải thuận theo TCVN 8304 và các tiêu chuẩn khác có liên quan.

6.8.2.2  Chế độ đo mưa thực hiện theo các yêu cầu sau đây:

1)  Đối với đo thủ công: Hàng ngày đo mưa hai lần vào lúc 7 h và 19 h. Những ngày có mưa lớn phải đo với tần suất dày hơn, trong khoảng thời gian đo phải đảm bảo không để nước mưa đầy thùng thoát ra ngoài. Lượng mưa tích lũy trong ngày được tính bắt đầu từ 19 h ngày hôm trước đến 19 h ngày hôm sau.

2)  Đối với đo tự động: Tự động cập nhật số liệu về trung tâm điều hành tối thiểu 1 h /1 lần. Đặc biệt phải cập nhật số liệu ở thời điểm bắt đầu mưa, khi lượng mưa tăng thêm 5 mm so với lần cập nhật trước, cập nhật liên tục 15 min một lần khi đang có mưa và khi ngừng mưa sau 5 min. Lượng mưa tích lũy trong ngày được tính bắt đầu từ 19 h ngày hôm trước đến 19 h ngày hôm sau.

6.8.3  Các yêu cầu đối với đo mực nước thực hiện theo quy định tại điều 6.1.2.

6.9  Quan trắc độ mở cống, tràn (khi vận hành đóng mở)

6.9.1  Đối với quan trắc thủ công

Bố trí các cột đo nước (thủy chí) hoặc sơn kẻ vạch lên kết cấu bê tông tại vị trí cửa cổng và tràn. Quan trắc bằng trực quan hoặc đo bằng thước dây. Hình thức bố trí cột thủy chí thực hiện theo quy định tại điều 6.1.2.

6.9.2  Đối với quan trắc tự động

6.9.2.1  Thiết bị quan trắc tự động là các cảm biến đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật theo quy định tại điều 5.2.2.

6.9.2.2  Hình thức lắp đặt tuân thủ theo các nguyên tắc sau đây:

1)  Với cửa van cung, cảm biến sử dụng loại áp lực thủy tĩnh để giảm sai số do rung lắc và hoạt động tốt trong môi trường ẩm ướt trong quá trình cửa vận hành. Cảm biến đo góc có thể được nghiên cứu áp dụng nhằm xác định góc vận hành của các loại cửa có trục xoay khi đủ điều kiện kết hợp với các thông số thiết kế của cửa van để tính toán ra độ mở.

2)  Với cửa van dạng phẳng:

- Loại cửa vận hành bằng thủy lực hoặc tời kéo, sử dụng loại cảm biến đo dịch chuyển thẳng có dây kéo được bảo vệ trong cơ cấu pit tông - xi lanh làm bằng thép không rỉ.

- Loại cửa vận hành bằng máy đóng mở kiểu trục vít, sử dụng loại cảm biến đo dịch chuyển trục vít bằng bánh răng.

3)  Với cửa van côn, sử dụng loại cảm biến đo dịch chuyển thẳng có dây kéo sử dụng loại có khả năng ngập nước hoặc phải có cơ cấu dẫn hướng lên vị trí không bị ngập.

6.9.2.3  Đối với trạm quan trắc, để tránh ảnh hưởng của sét lan truyền nên ưu tiên sử dụng nguồn điện từ pin năng lượng mặt trời với công suất phù hợp, ngoài ra bố trí nguồn điện dự phòng để hoạt động trong thời gian mưa bão, ngoài ra bố trí nguồn điện lưới để dự phòng. Có thể kết nối các cảm biến của nhiều cửa van vào một trạm quan trắc tự động nhưng các cảm biến này phải nằm cách trạm không quá 5 m.

6.10  Tiêu chí đánh giá công trình dựa trên số liệu quan trắc

6.10.1  Thiết kế cần căn cứ vào các tính toán để đưa ra tiêu chí đánh giá công trình theo các nhóm: tiêu chí lũ, tiêu chí địa chất - địa chấn, tiêu chí thấm và tiêu chí kết cấu - ổn định.

6.10.2  Dựa vào số liệu quan trắc, đối chiếu với các tiêu chí để tiến hành đánh giá an toàn công trình theo TCVN 11699.

...


TÌNH TRẠNG VĂN BẢN (Update 20.4.2023)


TCVN 8215 : 2021: Còn hiệu lực







LINK DOWNLOAD (BẢN WORD)

M_tả
M_tả

Chuyên mục:

Không có nhận xét nào: