差阻式测缝计作业指导书

目录1、适用范围及依据11.1适用范围11.2标准及依据22、测量原理及仪器结构22.1测量原理：22.2仪器结构：32.3型号、规格及技术指标43、安装埋设43.1验收与保管43.2仪器安装53.2.1埋入式安装53.2.2表面安装83.3电缆安装113.3.1仪器电缆接长113.3.2电缆的接长124、数据读取与计算134.1人工测量与计算134.1.1仪器与差阻式仪器检测仪的连接134.1.2数据读取与记录134.2自动测量144.2.1自动测量的计算145、注意事项146、安全与环保146.1安全施工146.2环境保护157、附件15差阻式测缝计作业指导书1、适用范围及依据1.1适用范围差阻式测缝计（位移计）用于监测岩土工程建筑物的接缝和位移，适用于长期埋设在混凝土水工建筑物内部或其它建筑物表面，测量结构物伸缩缝（或裂缝）的开合度，以及结构物的位移量，并可同时测量埋设点的温度。经改装加工部分配套附件可组成多点位移计（NZD）、基岩变位计、表面裂缝计等测量变形的仪器。1.2标准及依据DL/T5178-2003《混凝土大坝安全监测技术规范》SL60-1994《土石坝安全监测技术规范》GB/T3410-1994《差动电阻式测缝计》2、测量原理及仪器结构2.1测量原理：差阻式测缝计（位移计）安装于缝隙的两端，当缝隙的开合度发生变化时将通过仪器端块引起仪器内电阻感应组件发生相对位移，从而使其组件上的两根电阻丝电阻值发生变化（如图），其中一根R1减小（增大），另一根R2增大（减小），相应电阻比发生变化，通过电阻比指示仪测量其电阻比变化而得到缝隙的变化量。测缝计（位移计）可同时测量电阻值的变化，当埋设于混凝土中时经换算即为混凝土的温度测值差阻式钢筋计的电阻变化与应变和温度的关系如下：差阻式测缝计（位移计）的电阻变化与缝宽（或位移）和温度的关系如下：（1）当仪器温度不变而缝隙的开合度受到增量为ΔJ的长度变化时，电阻比Z=R1R2将有增量ΔJ的变化。ΔJΔJ=ƒ(Z-Z0)=ƒΔZ常数ƒ为仪器的最小读数，单位为mm/0.01%.（2）当缝隙开合度的增量为ΔJ=0（开合度不变）而温度增加Δt时，这是电阻比亦将有ΔZˊ的变化，表现为仪器存在一个开合度变化量ΔJˊ=fΔZˊ，这个开合度变化量仅仅是温度变化造成的，而仪器并没有变形（仪器两端标距不变），因此在计算缝隙开合度时，必须加以扣除。通过实验可知，ΔJˊ、ΔZˊ与Δtˊ具有下列线性关系：ΔJˊ=fΔZˊ=–bΔt常数b称为仪器的温度修正系数，单位为mm/°C；埋设在混凝土建筑物内的测缝计，受着缝隙开合度和温度的双重作用，因此测缝计（位移计）的一般计算公式为：J=fΔZ+bΔt式中：J—缝隙开合度变化量（mm）；f—测缝计最小读数（mm/0.01%），由厂家所附卡片给出；b—测缝计的温度修正系数（mm/ºC），由厂家所附卡片给出；ΔZ—电阻比相对于基准值的变化量，拉伸为正，压缩为负；Δt—温度相对于基准值的变化量，温度升高为正，降低为负，单位ºC。(3)仪器内部的总电阻值Rt=（R1+R2），与仪器t具有如下关系：当60ºC≥t≥0ºC时t=aˊ(R1-R0′)当0ºC﹥t≥-25ºC时t=a″(R1-R0′)式中：t—埋设点的温度（ºC）Rt—仪器的总电阻值（Ω）R0′—仪器计算零度电阻值（Ω），由厂家所附卡片给出σˊ—仪器零上温度系数（ºC/Ω）由厂家所附卡片给出σ″—仪器零下温度系数（ºC/Ω）由厂家所附卡片给出2.2仪器结构：差阻式测缝计（位移计）由三个主要部分构成：电阻感应组件，外壳及引出电缆密封室，图示为NZJ-25型差阻式测缝计结构示意图。2.3型号、规格及技术指标3、安装埋设3.1验收与保管1仪器到达施工现场后，应开箱检查。用户开箱验收仪器时，应先检查仪器的数量（包括仪器附件）及检验合格证与装箱单是否相符；2对于箱内每台仪器，先用100V兆欧表及万用表，分别检查常温绝缘电阻及总电阻值，绝缘电阻不应低于50MΩ，总电阻值与常温电阻值相比较不应有大的变化；3仪器各项系数的检查验收方法，参照GB/T3410-94第六章的实验方法进行；4测缝计外壳刚度很小，自由状态的电阻比实际上不是一个稳定值，因此不能以自由状态电阻比作为考核仪器稳定的指标。考核仪器稳定性的指标是零度实测电阻值，仪器零度实测值电阻值不应有较大变化，超过0.1Ω时，应与厂家联系；5仪器存放环境，应保持干燥通风，搬运时应小心轻放，切忌剧烈震动；6如经检测有不正常读数的仪器，请返回厂家，不可在现场打开仪器检修。与联系厂家联系。3.2仪器安装差阻式测缝计（位移计）使用场合很广，配合适当的附件，既可用于内部埋设，也可进行表面安装；既可按单向测缝安装，也可监测缝隙三个方向的位移。主要有以下安装方式：（1）表面安装：表面安装时需先跨缝预埋锚头和固定装置，再将测缝计安装在固定装置上。（2）内埋安装：内埋时在先浇混凝土块内预埋套管（或已浇块内打孔预埋附件），待后浇混凝土浇至埋设点时再安装仪器。特别注意，应根据仪器安装部位缝的开合变化情况，结合仪器标定资料，合理确定仪器的安装电阻比，以保证仪器满足要求的量测范围。3.2.1埋入式安装3.2.1.1混凝土坝结构缝测缝计埋设于混凝土坝结构缝上时，因其刚度较小，为避免流态混凝土的侧向静压力压缩仪器，使仪器失去压缩量程甚至损坏，因此测缝计一般布置在浇捣块距离顶面20～30cm处。（1）在混凝土坝结构缝上埋设测缝计，需在先浇混凝土坝块中预埋附件，待后浇混凝土块达到安装高程时再安装测缝计；（2）根据埋设点的高程、方位，在结构缝的一侧立模之后，于埋设点处作一记号，当混凝土浇筑到埋设点高程时，将安装盖钉于模板上，同时将套筒及连接座旋上，套筒内应填塞棉纱，以免被混凝土堵塞。为了保证附件安装更为牢靠，亦可再用铅丝将套筒缚住钉在模板上。注意维护好附件，以免混凝土浇捣及拆模过程中损坏；（3）当电缆需从先浇块引出时，应在模板上设置一个储藏箱，用来储藏仪器和电缆；（4）当缝的另一侧混凝土浇筑到测点部位（或高于埋设点20cm左右）时，在埋设点处挖开周围的经捣实的混凝土，露出并取下安装盖，清理套筒，将测缝计小心地旋紧在套筒连接座上，在套筒内仪器周围空隙中用麻丝加以填塞，以免混凝土浆流入。仪器的安装如图所示；（5）为避免电缆受损，应将接缝处的电缆约40cm范围内包上布条；（6）调整好埋设电阻比，固定好仪器的电缆引线，同时做好仪器的编号和检查工作。3.2.1.2混凝土块体裂缝根据设计要求，在可能出现裂缝的坝块部位设置裂缝计，用以监测裂缝的发生及其发展过程。由于坝块内部裂缝的部位并不确定，因此裂缝计通常采用测缝计接加长杆，以延长仪器的监测范围，加长杆的长度为150～200cm。仪器和加长杆的连接可采用螺纹套筒套接。除测缝计一端的凸缘盘和加长杆端部锚固头外，仪器和加长杆均用塑料布裹敷，待混凝土坝块浇注到埋设高程时跨置于坝块预期的裂缝处。仪器安装方法如图所示。3.2.1.3混凝土块体接缝位错两混凝土块体接缝之间除常需监测其开合度变化外，有时还需监测其相互的错动，如相邻浇注块沿上下游方向或垂直方向的错动，隧洞、导流洞堵头沿洞的轴线方向的移动（与洞壁产生位错）等。（1）在洞壁测点处打膨胀螺栓孔，安装宽50mm、厚5mm、长分别为100mm的L型扁钢，扁钢预先加工好定位安装的螺栓孔；（2）在扁钢上安装镀锌夹具，夹具在定位安装时先用一个与测缝计凸缘盘同样大小的木棒代替；（3）定位打孔预安装保护罩，以垫块调整好测缝计（以模具代替）另一端的合适位置；（4）卸开上部保护罩，安装测缝计并精确定位，填塞土工布或棉纱，以防混凝土浇注时水泥浆浸入，引出电缆，拧紧螺栓固定保护罩；（5）记录下仪器的首次读数，并作好仪器安装的现场记录。监测混凝土块体接缝错动的测缝计安装方法如图所示。3.2.1.4混凝土与岩体接缝（1）在测点处岩体中打孔，孔径大于9cm，深度50cm，在孔内填入一半以上膨胀水泥砂浆（或预缩水泥砂浆），将套筒或带有加长杆的套筒挤入孔中，使套筒口与孔口齐平；（2）将套筒填满棉纱，螺纹口涂上黄油或机油，旋上筒盖；（3）混凝土浇至高出仪器埋设位置20cm时，挖去捣实的混凝土，打开套筒盖，取出填塞物，旋上测缝计，回填混凝土。测缝计安装示意如图。3.2.2表面安装3.2.2.1缝隙的开合（1）监测缝隙开合度时，测缝计跨缝隙安装；（2）采用两个固定端镀锌夹具（如图所示），夹具在定位安装时先用一个与测缝计凸缘盘同样大小的木棒代替，夹具与监测对象的连接可采用以下方式：焊接：如果被监测对象是钢结构，则可直接将夹具焊接在钢结构上（如图所示）；螺栓连接：如果监测对象是混凝土、岩石或其它岩土工程结构物，可采用打孔埋膨胀螺栓，清理好结构物表面与夹具端结合处，待膨胀螺栓、夹具调整定位后，拧紧螺栓并精确定位（如图所示）；环氧砂浆连接：如果监测对象是混凝土、岩石或其它岩土工程结构物，仪器在水平面上安装，也可采用环氧砂浆连接。结构物表面凿毛，并清理干净，结构面和夹具底面涂环氧基液，铺填环氧砂浆，并将夹具压入环氧砂浆中，调整定位并固定之，直至环氧砂浆硬化，并应注意维护（如图所示）。（3）待夹具与结构物表面已有足够强度后，再换上测缝计并拧紧螺栓，记录下仪器的首次读数，并作好仪器安装的现场记录。3.2.2.1缝隙的错动A平行表面的错动（1）监测缝隙平行于结构物表面的错动时，其埋设方式与上节监测缝隙开合的埋设方式相似，但两个夹具应分别安装在缝隙的两侧；（2）在结构物缝隙A侧的表面安装一个镀锌夹具，用以固定仪器的一端；（3）在结构物缝隙的B侧安装一个带伸长臂（以角钢制作）的镀锌夹具，用以固定仪器的另一端。伸长臂的一端与表面固定，其带夹具的另一端为悬空，并应离地3～5mm，在定位前夹具暂不要粘死；（4）夹具在定位安装时先用一个与测缝计凸缘盘同样大小的模具代替，夹具／伸长臂与监测对象的连接可采用以下方式：ƒ焊接：如果被监测对象是钢结构，则可直接将夹具／伸长臂焊接在钢结构上；ƒ螺栓连接：如果监测对象是混凝土、岩石或其它岩土工程结构物，可采用打孔埋膨胀螺栓，清理好结构物表面与夹具／伸长臂端结合处，待膨胀螺栓、夹具／伸长臂调整定位后，拧紧螺栓并精确定位；ƒ环氧砂浆连接：如果监测对象是混凝土、岩石或其它岩土工程结构物，仪器在水平面上安装，也可采用环氧砂浆连接。结构物表面凿毛，并清理干净，结构面和夹具／伸长臂底面涂环氧基液，铺填环氧砂浆，并将夹具／伸长臂压入环氧砂浆中，调整定位并固定之，直至环氧砂浆硬化。（5）待夹具／伸长臂与结构物表面已有足够强度后，再换上测缝计并拧紧螺栓，记录下仪器的首次读数，并作好仪器安装的现场记录。测缝计的安装如图所示。B垂直表面的错动（1）监测缝隙垂直于结构物表面的错动时，为避免测缝计纵向外露造成的不利影响，宜采用钻孔埋设方式；（2）在结构物缝隙的B侧表面打2个膨胀螺栓，安装一个带伸长臂的镀锌夹具，用以固定仪器的一端，伸长臂暂不要粘死；（3）在结构物缝隙的A侧钻孔，孔径Ø70mm，孔深250mm（假定埋设NZJ-25型测缝计），孔内填入一些膨胀水泥砂浆（或预缩水泥砂浆）；（4）制备一个与测缝计相似的钢制模具，配备一个测缝计套筒；（5）将模具旋入套筒内，套筒口与模具间缝隙以棉纱填塞，并将其推压至孔底，务使砂浆充分填满钻孔底部，并完全包围套筒的凸缘盘；（6）用带伸长臂的镀锌夹具夹住模具，以期获得一定的顶推压力；（7）待砂浆达到一定强度后，松开夹具，旋出模具，再将测缝计小心旋入锚固端，其另一端装入夹具，调整定位后拧紧膨胀螺栓和夹具螺栓；（8）测量初始读数，并作好现场安装记录。测缝计的安装示意如图。3.3电缆安装仪器电缆布置时不得与交流电缆一同敷设，电缆走线应尽量避免受到移动设备、尖锐材料等的伤害。埋入坝体混凝土中的仪器电缆应详细记录埋设部位，使灌浆钻孔时避开缆线。3.3.1仪器电缆接长差阻式测缝计采用专用水工五芯电缆将仪器电缆接长，接长电缆的黑、蓝两根芯线与仪器电缆的黑芯线焊接在一起，接长电缆的绿、白芯线与仪器电缆的白芯线焊接在一起，接长电缆的红芯线与仪器电缆的红芯线焊接在一起（如图所示），电缆接头可采用热缩管密封电缆接头技术（见下一节）。3.3.2电缆的接长差阻式测缝计采用专用水工五芯电缆按照相同颜色芯线将电缆接长，电缆接头可采用热缩管密封电缆接头技术，其步骤如下∶先将仪器电缆头每根芯线套上Ø5.0mm（长度3～4cm可自定）细热缩管，然后与电缆每根芯线一一进行对联接。各联接芯线再用电烙铁焊锡焊牢，焊锡后将细热缩管复盖住焊锡头，由中间向两边反复转动，用酒精灯或加热器对热缩管进行加热。如果是二根芯线与一根芯线焊接后则用稍大一些的Ø6.0mm中热缩套管套上（长度3～4cm可自定）。各芯线联接热缩好后，用J-20电工自粘绝缘胶带分别缠紧，长度要求复盖住每根芯线。然后用J-20电工自粘绝缘胶带总扎紧，要求缠均匀，长度以复盖住所有芯线为宜（见图）。先在焊锡前套上Ø18.0mm二层大热缩管，长度分别为14～16cm、16～18cm。然后将电缆1，及电缆2再用锉刀锉一下，在电缆锉的位置处缠上1cm宽的红色密封胶一圈多，操作时先将密封胶一头稍加热一下，立即卷粘在锉好电缆1及电缆2上一圈多，再将热缩管内层管套上进行反复转动加热，由中间向两边将气泡赶出，在密封胶位置处多多转动加热，然后再进行第二次上密封胶，操作方法同上，将热缩管外层管套上进行反复转动加热。注意∶所有细、中、粗热缩套管都要事先在焊锡前套好，勿忘！另外，红色密封胶分成三根用，约1cm宽左右。4、数据读取与计算差阻式测缝计可采用人工测读和自动化采集两种方式进行量测。4.1人工测量与计算人工方式量测时，可采用PSM-R型差阻式仪器检测仪进行测量。4.1.1仪器与差阻式仪器检测仪的连接差阻式测缝计仪器电缆为5芯水工电缆，分别与接入指示仪的连接电缆对应颜色的分线电缆用电缆夹相连。4.1.2数据读取与记录按照PSM-R型差阻式仪器检测仪使用说明书，读取电阻比Z及温度值。4.1.1.1差阻式测缝计内部的总电阻值Rt=（R1+R2），与仪器温度t具有如下关系：当60ºC≥t≥0ºC时：t=a(Rt-R0')当0ºC＞t≥-25ºC时：t=a〞(Rt-R0ˊ)式中：t—埋设点的温度（ºC）；Rt—仪器的总电阻值（Ω）；R0′—仪器计算零度电阻值（Ω），由厂家所附卡片给出；a′—仪器零上温度系数（ºC/Ω），由厂家所附卡片给出；a″—仪器零下温度系数（ºC/Ω），由厂家所附卡片给出。4.1.2差阻式测缝计（位移计）的缝宽（或位移）计算公式为：J=f△Z+b△t式中：J—缝隙开合度变化量（mm）；f—测缝计最小读数（mm/0.01%），由厂家所附卡片给出；b—测缝计的温度修正系数（mm/ºC），由产厂家