钢丝与水管说明书

国电南京自动化股份有限公司水管式沉降仪及钢丝水平位移计说明书15-国电南自Q/GDNZ.标准备案号：苏质技监标备第号年BCS-1型水管式沉降仪BWY-1型钢丝水平位移计安装使用手册国电南京自动化股份有限公司GUODIANNANJINGAUTOMATIONCO.，LTD2011年4月

目录1用途 22工作原理及结构 22.1工作原理 22.1.1水管式沉降仪 22.1.2钢丝水平位移计 32.2结构型式 32.2.1水管式沉降仪 32.2.2钢丝水平位移计 43规格型号及技术指标 53.1水管式沉降仪 53.2钢丝水平位移计 54安装前的准备 55埋设方法与要点 65.1沟槽加测头墩式埋设法要点 65.2观测房内设施安装 85.2.1水管式沉降仪 85.2.2钢丝水平位移计 96水管式沉降仪观测方法及资料整编 106.1观测方法 106.1.1水管式沉降仪 106.1.2钢丝水平位移计 106.2观测资料整理 116.2.1沉降量计算 116.2.2水平位移量计算 116.3观测次数 126.4资料整理 137保养 14BCS-1型水管式沉降仪和BWY-1型钢丝水平位移计安装使用手册1用途BCS-1型水管式沉降仪和BWY-1型钢丝水平位移计广泛用于土石坝、土堤、边坡等土体内的位移监测，它能够反映土石坝在施工和运行期间结构物各测点的变形量，从而判断结构物的稳定性。其优点是工作原理简单、直观、耐久，观测数据可靠，适合于长期观测。2工作原理及结构2.1工作原理2.1.1水管式沉降仪水管式沉降仪是运用连通管原理测量测头的沉降，即采用水管将坝内测头连通水管的水杯与坝外量测板上的玻璃测量管相连接，使坝内水杯与坝外量管两端都处于同一大气压中，当水杯充满水并溢流后，观测房玻璃管中的液面高程即为坝内水杯杯口高程。测得水杯杯口高程的变化量即为该测点的相对垂直位移量，见图1。其计算公式如下：S1＝（H0－H1）式中：S1为测点的沉降量（mm）；H1为当前测量读数（mm）；H0为初始测量读数（mm）。连通水管加液管连通水管加液管图1水管式沉降仪工作原理示意图2.1.2钢丝水平位移计BWY-1型钢丝水平位移计是用于监测土石坝坝体内部水平位移，其工作原理是在测点高程平直铺设能自由伸缩、经防锈处理的镀锌钢管（或硬质高强度塑料管），从各测点固定端引出铟钢丝至观测台固定标点，经导向滑轮，在其终端（位于下游坡观测房内）施加平衡砝码，测点移动时，砝码带动钢丝移动，在固定标点处用游标卡尺测出钢丝的行程，算出测点的相对水平位移，若同时测量出观测房的自身位移，即可算出测点的绝对位移。其工作原理示意见图2。图2钢丝水平位移计工作原理示意图2.2结构型式2.2.1水管式沉降仪BCS-1型水管式沉降仪主要由沉降测头、管路和观测装置（测量板）三部分构成，结构参见图1。（1）沉降测头在沉降测头内已装配好连通水管、通气管，并在沉降测头底部留有连通水管、排水管和通气管的接头。沉降测头顶部与连通水管顶部之间的距离为50mm（即h＝50mm），现场安装沉降测头时，可据此确定高程。如图3所示。其它尺寸如下：沉降测头高度为450mm；容器直径为220mm；通气管顶部与沉降测头顶部之间的距离图3沉降测头结构示意图（2）管路在沉降测头的底盘分别有连通水管（φ10透明）、排水管（φ16蓝色）、通气管（φ12桔色）的三个接头，该接头分别连接尼龙管，尼龙管外套保护管。每个测头的3条管线使用一根φ50mm（3）测量装置水管式沉降仪的测量板布置在土石坝沉降测量高程下游坡面处的观测房内。管线管口由高于观测房地面高程20cm处引进观测房。测量板安装相应于测点数理的有机玻璃管，管侧装有刻度尺，最小刻度为1mm。连通水管与测量管、标准管之间及联通水管与加液管之间均2.2.2钢丝水平位移计BWY-1型钢丝水平位移计(人工观测式)主要由测点装置、管路、测量装置三部分组成，各部分内容主要有（如图4所示）：（1）测点装置：锚固板、锚固铰头、伸缩套管等；（2）传递钢丝：铟钢缆(铟钢丝)、保护管、防水密封伸缩接头、分线器等；（3）测量装置：机架、滑轮、配重砝码、游标读数尺等。3规格型号及技术指标3.1水管式沉降仪BCS-1型水管式沉降仪规格型号及技术指标表见表1。表1水管式沉降仪规格型号及技术指标表规格代号BCS-1型测点数量（每套）根据用户需求工作环境温度-20℃—+60测量范围，mm0～1500分辨率，mm≤1测量精度，mm≤23.2钢丝水平位移计BWY-1型钢丝水平位移计规格型号及技术指标表见表2。表2钢丝水平位移计规格型号及技术指标规格代号BWY－1型测点数量1～8测量范围(mm)0-5000-8000-1000分辨率(mm)≤1测量精度（mm/m）±1/100钢缆直径（mm）φ24安装前的准备（1）确定埋设方案各相关单位应按观测设计要求确定具体的合理埋设方案，及时沟通，协调作业。（2）仪器设备的检查用户收到仪器后，进行外观检查，并按供货清单对其数量、规格、合格证等进行验收。（3）培训用户阅读使用说明后，可要求仪器供货单位按合同规定对参加仪器埋设、观测人员进行业务培训。（4）工具与材料仪器安装埋设单位应有计划地做好各项准备工作:施工用工具、材料、场地等。5埋设方法与要点根据工程监测设计图纸要求，水管式沉降仪和钢丝位移计采用沟槽加测头墩的组合埋设方法，二者同用一个沟槽，并排安装埋设。5.1沟槽加测头墩式埋设法要点（1）坡降设计及沟槽控制点高程确定按照设计高程确定最上游测点墩高程，在最下游观测房出口处规划1.0m深的沟槽，中间采用均匀坡降，观测房底板比测头墩低1.2～1.4m，现以安装设计高程为▽1361m示意：（2）沟底基床的定位与平整当坝面填筑到测点以上0.8~1.0m时，沿埋设线开挖沟槽，深约0.8~1.2m，沟底宽视管路多少和回填压实方式而定，初定为1.5m宽,沟底应低于埋设高程20cm左右,以便铺垫碎石料,（如图4）,沟槽两侧坡度1：0.75。在埋设测头处浇筑厚长宽约40cm的混凝土测头墩，测头墩顶高程统一为安装设计高程，图4挖沟埋设法（3）沟槽地面的平整与压实用细料将沟槽的底面填平至设计坡降高程，细料填平厚度为10～20cm,以顶面高程控制，人工抹平，然后用小碾子压实。（4）水管式沉降仪沉降测头的安装与管线铺设①将沉降测头放置于已凝固的混凝土测头墩上，可靠连接各管路、阀门等。加压(约0.25Mpa)，检查各管路、阀门有无泄漏。每只沉降测头所配的一组管线（连通水管连通水管、排气管、排水管）的端口，分别用包装胶带将口封死并编号。②沿开挖平整好的沟槽放置保护管，然后将各测点塑料线依次穿过。在将盘圆塑料管线放直的过程中，一定要小心谨慎，仔细操作。塑料管一旦发生折断现象，将阻断气路、水路、导致埋设失败。③管线铺设完毕，将沉降测头放置在前述混凝土测头墩上，用水平尺将沉降测头校水平，可靠连接连通水管、排气管、排水管。制木模并用400#混凝土填实测头四周，距顶面10cm时，平放钢筋网，继续浇筑，将顶面抹平，正常护养至拆模。(5)钢丝水平位移计的钢丝、保护管的排放及伸缩接头安装①钢丝排放：按照测点到观测房的距离分别剪好每根钢丝（每根钢丝应发足约不少于5m的富裕量），钢丝排放时应先检查钢丝质量，其外表不应有伤痕、折弯、缩径及其它缺陷。在钢缆排入过程中不得使其扭转或折弯受伤，同时释放钢丝绕卷过程中形成的扭应力。量测好之后，小心的将钢缆成圈回收并做好编号；②保护管排放：将测量架安置在观测房内的设计位置上，使测量尺方向对准埋设管路的预留孔。从观测房的预留孔开始排列保护管，并使保护管伸进观测房内距离测量架端面约20cm处，沿基床方向从观测房至最后一个测量间每隔开约20cm排满相应长度的保护钢管并作初步定位，间隔处放置好伸缩接头。在伸缩接头中安装分线板及相应的配套零件。当排列到测点时，应增加安装锚固板及对应编号的分线板和钢丝夹头，以此法至最后一个测点，建议提前将伸缩接头套到保护管的一端。③穿钢缆：从下游观测房位置开始，将四根（或少于四根）钢缆按照设计方向固定在钢丝牵引器上，用钢丝牵引器依次穿过保护钢管、伸缩接头、保护管，在每个伸缩接头的位置配置一个钢丝分线器，将钢丝按照设计方向卡进分线器的相应孔位内，依此方法将钢缆穿过各根保护钢管，直到锚固板位置，在传钢缆的过程中不能转动钢丝牵引器，以确保钢缆在保护管内不会缠绕在仪器，可以在钢丝牵引器上做好方向标记。④锚固钢丝、固定锚固板：钢丝穿到锚固板位置时，将所有钢缆依次从钢丝牵引器上卸下，穿过锚固板上相应的穿线孔，需要锚固的那个钢丝则用锚固螺栓固定在锚固板上；将锚固板前后的两个带法兰的伸缩接头（配防水垫圈）联同锚固板用螺栓紧固；依次顺序将全部的钢缆穿到各个相应的锚固板位置；⑤调节各个伸缩接头，调整管线成直线：使得60cm长的伸缩接头两端各搭接约20cm，两根保护管中间有20cm的伸缩空间；用管钳或者专用扳手将伸缩接头两端的紧固螺盘旋紧防水垫圈，以达到放土、防水的效果，所有伸缩接头紧固完成后将管线摆放成一条直线。⑥测点混凝土浇筑成块：用模板将立模将锚固板及水管式沉降仪测头用钢筋混凝土浇筑成一个大块。（5）沟槽回填沉降测头四周混凝土按常规养护至拆模后，开始回填沟槽。在粗粒料坝体中，以反滤形式人工压实回填。管路周围应轻锤多击，回填至测头上方约1.8m后，才可进行正常的坝面填筑碾压；在细粒料坝体中，管路周围回填原坝料，人工压实至测头上方1.5m时，即可恢复正常施工。5.2观测房内设施安装观测房建在坝后坡上，可在装置埋设前，或与装置埋设同时进行。观测房内外均应设排水沟。观测房应设置固定标点。观测房面积根据设备多少决定（通常沉降系统配合水平位移监测系统共同使用）。通常为9～20m2，高度通常为3.5m5.2.1水管式沉降仪水管式沉降仪设施安装步骤如下：（1）撕去封管胶带，保留编号胶带。将相同编号测管（溢流管）依次与测板连接。（2）在观测房内选择适当位置固定测量装置（位置一旦选定之后不得挪动），调整测量板底脚，目测测量管垂直，并紧地脚螺母。（3）给测管一次性连续注满水，并排出管中空气和气泡。（4）打开测管阀和进水阀，让测管水位上升至顶端，关闭进水阀。打开测管阀，使测管和量管连通。测管水位随之下降，经过2~4分钟后，测量水位不再变化。此时读数即该测点初始值，将其填入表3。

表3水管式沉降仪埋设考证表测量编号仪器型号仪器编号生产单位量程测点埋设位置及情况桩号坝轴距(m)高程(m)管线长度管线坡度(m)埋设区域测点处土柱高度(m)安装完成后初读数观测房基准标点高程(m)H0=观测台量管读数(mm)h0=埋设示意图及说明埋设日期自年月日至年月日埋设人员主管观测者填表人校核者埋设者填表日期5.2.2钢丝水平位移计钢丝水平位移计设施安装步骤如下：（1）测量台架的安装测量台架是用来牵引钢丝、悬挂砝码、布置标尺和测量仪器的装置。台架的安装是用膨胀螺丝直接固定在观测房底板上，固定的时候要注意台架的水平、稳定以及台架的方向，台架的中心线要和铟钢丝保护管保持一致。（2）滑轮组件及其他设施的安装台架固定好后，应根据测点数安装相应的滑轮组件，将铟钢丝固定在收紧轮上，然后量测装置上挂配重锤，配重锤的重量根据测线长短按厂家的配置加载，加载配重时要注意轻放，避免铟钢丝受到冲击而被拉断。反复加卸载3～5次，注意游标必须移动自如。（3）仪器安装埋设完毕后应及时填写仪器考证表等资料，可参考模板如表4：表4钢丝水平位移计埋设考证表测点编号仪器型号仪器编号生产单位量程埋设位置及情况桩号m坝轴距m高程m测点到观测房内墙距离（m）m埋设区域测点处土柱高度m安装完成后初读数观测房基准点高程（m）H0=游标卡尺伸缩管配置情况砝码重量常挂重量：kg测读时再挂重量：kg埋设示意图及说明埋设日期自年月日至年月日有关责任人审查校核观测安装填表填表日期6水管式沉降仪观测方法及资料整编6.1观测方法6.1.1水管式沉降仪每次观测时，用水准仪测出观测房量测板的标点高程，并检查各部件的工作性能，先读出各测点量测板玻璃管上的水位，记作为校验仪器工作性能的读数，然后开始逐个向测头连通管的水杯充水排气。其步骤：（1）关测量管与沉降测头水杯的连通开关，打开脱气水箱的供水开关与沉降测头水杯的开关，连续不间断的进水，溢流出的水以排水管排出，直至排尽测量管内的气泡为止。（2）打开量测板上玻璃管与沉降测头水杯连续的连通管的进水开关，使量测管水位比初始水位升高，但勿溢出管口，即关闭水管开关，并使玻璃量管与测头水杯连接的连通水管相通。（3）以同前述的步骤，作其他测头的连通管路内的排气，待各测量板上玻璃管的水位稳定，读出的数即为测读数。（4）量测管的稳定数值判定标准是每20分钟读一次数，直至最后两次读数不变为止，该读数与排气前的读数相同或稍大均属正常，若稍低或大的较多均属不正常，应分析原因，主要应考虑前后排气工作做的是否正确，再考虑其他原因。6.1.2钢丝水平位移计每根测线待测时，在观测房内的测线末端加挂砝码重量20kg。每次观测时给每根测线末端加重到测读重量40kg。加重稳定后开始读数，此读数即为测读数，读数精确到0.1mm。读数结束，将砝码重量减到待测重量2一段时间后，要对仪器的工作性能进行现场检验，检查监测数据的准确性和可靠性，具体测试方法如下：(1)加重测试前，对各测点测读一次，记为读数B0；(2)加重稳定（指间隔10～20min读一次数，两次读数不变）后，对各测点测读一次，记为读数A1；(3)再卸重—加重—测读，循环两次，并测读，记为读数A2、A3；(4)最后卸重到待测挂重，稳定后测读复位读数，记为读数B。其中B-B0为复位差，A2－A1，A3－A1为读数差，人工观测时，复位差和读数差均应小于2mm。6.2观测资料整理6.2.1沉降量计算（1）测点初值所有管路掩埋后，进行各测点初始值的测定工序，初始值的测定，要求每一次测试时必须进行进、排水，末次进水结束后，开始计时，每一个测点每10分钟读数一遍，共读数三遍（读数三遍为一次测试）需进行三次测试，且三次的读数满足要求，方可确定为初始值，否则需增加测次，直到满足要求。（2）监测房初值观测房内地面或顶部设有观测标点，各测点的初始值确定后，测量监测房的标点坐标，需进行两个测回以上测试，且两个测回的结果满足要求，确定为监测房测点的初始值。（3）计算方法利用（式1）计算被测结构的沉降量：（式1）式中：△─各测点的实测沉降值(mm)；H0─各测点的基准值(mm)；Hx─各测点的测值(mm)。（4）计算修正由于水管式沉降仪的量测系统基本不受温度影响，对测值不需要进行修正，但是,监测房为相对固定点，会产生沉降（该位移量由外部变形监测网测得），为此，应按设计规定的时段统一进行修正。利用（式2）计算。（式2）式中：H─各测点的实际沉降值(mm)；△─各测点的实测沉降值(mm)；H房─监测房的沉降值。(mm)。6.2.2水平位移量计算（1）初始值读取初始值的测定，每一次测试都必须进行加卸载，加载结束后开始计时，每个测点每5分钟读取一遍，每次测试读取3遍，每个测量台架需测试3次，确认每次测试均满足最大读数与最小读数的差值小于0.1mm时，才可以确定为初始值，否则需增加测次，直到满足要求。（2）观测房初值

各测点的初始值确定后，测量观测房的坐标，需进行两个测回以上的测试，且两个测回的结果满足要求，确定为观测房测点的初始值。（3）计算方法利用（式1）计算被测结构的水平位移：（式1）式中：△─各测点的实测位移(mm)；─各测点的基准值(mm)；─各测点的测值(mm)。（4）计算修正由于钢丝水平位移计的量测系统基本不受温度影响，对测值不需要进行修正，监测房为相对固定点，但是，监测房会产生位移（该位移量由外部变形监测网测得），为此，应按设计规定的时段统一进行修正，利用（式2）计算。

（式2）

式中：L─各测点的实际位移值(mm)；△──各测点的实测位移(mm)；─监测房的测值。(mm)。6.3观测次数观测测次规定如下（详情请参见《土石坝安全监测技术规范》）：施工期测次：10~4次/月；初蓄期测次：30~10次/月；运行期测次：12~4次/年；以上测次，均系正常情况下人工测读的最低要求，监测自动化可根据需要，适当加密测次。当发生非常事件和性态异常时，比如高库水位期和水位骤降，大地震后，观测参量达到临界状态以及观测参量变化速率异常加大，建筑物和地基运行不正常或出现建筑物老化迹象时，