振弦式 多点位移计 作业指导书.docx
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振弦式多点位移计作业指导书
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振弦式多点位移计作业指导书
1、适用范围及依据
1.1适用范围
一般在混凝土水工建筑物内部或其它建筑物表面安装埋设多点位移计，测量结构物深层多部位的位移、沉降、应变、滑移等，并可同步测量埋设点的温度。
与单点位移计的作用基本相同。
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/T13606-92《岩土工程用钢弦式压力传感器国家标准》
2、测量原理及仪器结构
2.1测量原理：
当被测结构物发生变形时将会通过多点位移计的锚头带动测杆，测杆拉动位移计产生位移变形，变形传递给振弦式位移计转变成振弦应力的变化，从而改变振弦的振动频率。
电磁线圈激振振弦并测量其振动频率，频率信号经电缆传输至读数装置，即可计算出被测结构物的变形量；并可同步测量埋设点的温度值。
2.2仪器结构：
振弦式多点位移计主要由位移传感器及护管、不锈钢测杆及PVC护管、安装基座、测杆护管连接座、锚头、护罩、信号传输电缆等组成。
2.3型号、规格及技术指标
型号规格
SXF-25D×
SXF-50D×
SXF-100D×
SXF-150D×
SXF-200D×
量程mm
25
50
100
150
200
分辨力％FS
0.05
精度％FS
≤0.5
温度测量范围℃
-20～+60
温度测量精度℃
±0.5
耐水压MPa
0.5，其它耐水压可按要求定制
绝缘电阻MΩ
≥50
×：
表示测点数
3、安装埋设
3.1验收与保管
（1）用户开箱验收仪器，应先检查仪器的数量（包括附件）及出厂检验合格证等是否与装箱清单相符。
（2）开箱后每支仪器应先用100V兆欧表量测电路与密封壳体之间的绝缘电
阻，其测值应满足绝缘电阻规定要求。
验收时每支仪器应用读数仪测量，检查仪器是否正常。
（3）仪器应保管在干燥、通风的房间中。
3.2仪器安装
多点位移计使用场合很广，埋设安装的部位和环境也各有不同，埋设方法有水平埋设、倾斜埋设、垂直埋设，通常可安装埋设在坝体的廊道内、坝体的坝肩内、隧道内、山体的边坡内、土坝内、路堤内等。
多点位移计安装埋设的位置和环境不同，埋设安装方法也有所不同。
下面主要对埋设在岩体内，测量岩体稳定性的埋设安装方法作一些简述，在其它结构物内埋设安装多点位移计的方法可参照进行。
3.2.1前期准备
安装埋设前应将所有仪器进行建档，每套多点位移计要有一个组号，每组中每支位移传感器要有一个点号。
记录各点传感器的出厂编号，以及连接测杆的长度。
每套多点位移计出厂时，观测电缆的长度根据客户的需要引出，用户也可自行接长电缆。
3.2.2多点位移计的组装（标准配置）
3.2.2.1组装说明
多点位移计的位移传感器出厂时均已标定检验合格，如发现某一支传感器损坏或有异常情况，可在厂家专业技术人员的指导下进行检查或更换传感器。
3.2.2.2测杆及锚头和护管及密封头的组装
安装前应首先核对设计测量点数及各点深度，标注每组多点位移计各测量点的编号。
根据各测点的测量深度配制不锈钢测杆（Ф7）和PVC护管（Ф15）的长度。
测杆分为：
0.5米、1米、1.5米三种长度，一般以1.5米的测杆为主，0.5米和1米的测杆用于调配埋设深度。
护管为1.5米标准长度，客户安装时可自由裁成需要的长度。
组装时从锚头一端开始，将第一节测杆旋上锚头并带胶拧紧，测杆的另一头用测杆接头连接下一节测杆并带胶拧紧。
当第一节和第二节测杆连接好后穿入第一节护管，护管一头与密封头连接（胶粘），另一头用护管接头连接（胶粘）下一节护管，然后依次连接测杆和护管直到规定的长度为止。
当最深测点的测杆和护管连接超过第二深测点位置时，按以上方法连接第二深测点的测杆及锚头和护管及密封头，依次类推完成剩余测点的组装。
注意：
最靠近传感器一端的护管采用带内部变径的护管（用电工胶布标记），用来定位测杆，以便方便更换传感器。
3.2.2.3分配盘和自锁扎带的使用
自锁扎带的作用是使组装好的护管和测杆能集中，不至于接长后扭曲和交错在一起。
同时也有利于多点位移计在入孔就位时测杆不会散开，减少与孔壁间的摩擦便于安装就位。
安装时应每隔约2米左右距离，将测杆护管（包括排气管）等排列整齐，用自锁扎带捆扎在一起。
分配盘套在距安装基座0.5米的护管外，其作用是在孔口将测杆和护管分配在规定的位置上，以便于传感器和安装基座的就位。
3.2.2.4传感器和安装基座的安装
当测杆和护管安装完成后安装传感器，先将测杆护管（PVC管）分别插在传感器护管（不锈钢管）内，将传感器与测杆连接拧紧，再将传感器护管连接到基座上即可。
安装基座固定后应调整传感器位置，使多点位移计安装定位后可按设计要求调节测量范围。
当多点位移计向下安装时，需将传感器固定端拉出固定；当多点位移计向上或水平安装时，需将传感器固定端压到底部固定。
3.2.2.5观测电缆的连接
安装基座在出厂时已配备了一定长度的观测电缆，电缆长度通常根据客户的要求配备。
观测电缆与传感器电缆的连接采用接线端子连接的方法，多点位移计出厂时观测电缆和接线端子已连接好，在工地现场只要与传感器电缆连接即可。
接线端子放在一个塑料盒内，连接完成后，用读数仪读取各支传感器的读数，确认无连接错误及需要调整的部件后，罩上护罩保护。
由于护罩内的空间有限，传感器电缆的外护套不能留的太长，其芯线的长度在保证有效连接接线端子的前提下，可少许多留一些以便于今后的维修需要。
传感器芯线接好后应排列整齐用自锁扎带捆紧。
下面是多点位移计标准配置的接线表：
测点号
端子号
10芯电缆芯线
传感器电缆芯线
1#
1
红色长线
1#传感器红色线
2
红色短线
1#传感器黑色线
2#
3
黑色长线
2#传感器红色线
4
黑色短线
2#传感器黑色线
3#
5
蓝色长线
3#传感器红色线
6
蓝色短线
3#传感器黑色线
4#
7
黄色长线
4#传感器红色线
8
黄色短线
4#传感器黑色线
温度
9
白色线
4#传感器白色线
10
绿色线
4#传感器绿色线
屏蔽
11
屏蔽线
4个测点屏蔽线并接
3.2.2.6排气管和灌浆管的安装
排气管从多点位移计安装基座旁边引出。
若多点位移计埋设方位向下，排气管伸进孔内1-2米即可；若多点位移计埋设方位是平放或向上（如装在顶拱上），则排气管应与测杆一起安装，其长度应比最长的测杆最少还长20cm以上，以保证注浆时空气能完全排出。
另外，将排气管顶端削成45°，侧面再多做几个通气孔，以防泥砂阻塞排气管口后不能排气。
排气管采用小口径无接头能承受一定压力的长塑料硬管。
灌浆管的安装位置也是在孔口多点位移计安装基座的旁边伸进孔内，灌浆管的深度一般与排气管的长度相反，排气管口靠近孔口时，灌浆管口就在孔底，排气管口靠近孔底时，灌浆管口就在孔口附近。
3.2.3安装埋设图
多点位移计安装埋设图如图1所示。
向下安装向上安装
图1：
多点位移计的安装埋设示意图
3.2.3.1钻孔
根据设计要求确定安装埋设高程、方位、角度，在设计定位的地方钻孔。
钻孔直径根据多点位移计测点的配置数量决定，测点数越多孔径越大。
多点位移计的标准配置为4点测头，钻孔直径最小为60mm，深度按设计要求确定，孔外保护罩高度为160mm；孔口直径扩孔至80mm，深度为500mm。
通常钻孔深度要比设计要求孔深200～500mm，以防落渣堵塞后减少孔深。
钻孔宜取岩芯，并进行岩芯描述，孔壁要平整、光滑。
造孔完毕安装仪器前应进行清孔和测深，条件允许时孔壁要冲洗干净。
3.2.3.2安装就位
3.2.3.2.1整体安装法
在大型地下洞室或露天施工场所安装多点位移计时，可在现场寻找大于多点位移计埋设最深测点深度的平整地面，将整套多点位移计装配好，然后整体运至孔位处，慢慢将多点位移计送入钻孔中就位（入孔弧度不要过小），直至多点位移计安装基座落入孔口并放置牢固。
多点位移计就位后在基座旁引出排气管和插入注浆管，固定好后用速干膨胀水泥将排气管和注浆管和孔口封闭固结。
3.2.3.2.2分体安装法
如测杆太长或工作场地狭小可采用分体安装法。
先将最深测点的测杆及锚头和护管及密封头组装两节后，用绳子兜住锚头放入孔中，然后逐级接长逐级下放，边连接边向钻孔内延伸推进。
当最深测点的测杆和护管推进到第二深测点高程时，将第二测点的测杆和护管也顺序放下，这时两组测杆和护管捆扎在一起同时逐级接长逐级下放，在下放的同时每隔2米左右将测杆相互之间用扎带捆扎一次，其它各级测杆和护管照此依次放下，至到孔口高程。
各点测杆和护管就位后装上分配盘再与传感器和安装基座连接固定在孔口处。
有时现场安装采用先将测杆和护管安装埋入钻孔中灌浆固结，然后再安装传感器和固定安装基座。
采用此种方法安装埋设时，应注意当各测点的测杆和护管全部进入钻孔后，尾部安装分配盘，分配盘放置于扩孔底面。
此时测杆和护管端头要尽量平齐（各测点的测杆接头应旋上），高出扩孔底部100mm～150mm，以方便下一步安装传感器和安装基座。
3.2.3.2.3注意事项
安装就位全过程中要拽紧兜锚头和测杆的绳子防止测杆和护管掉入钻孔内，兜锚头的绳子也可用于调整孔口处测杆和护管的高低。
兜锚头的绳子只有在多点位移计安装完成，将要灌浆前才能取出。
安装测杆时，测杆与测杆之间的连接一定要牢靠不可松动，最好用胶固定。
PVC护管接头和测杆护管连接座涂抹PVC胶粘接测杆护管。
3.2.3.3灌浆
多点位移计安装就位后即可灌浆，以防孔中有破碎岩石掉块或泥沙固结。
灌浆过程中排气管内会不断有空气排出，当排气管中开始回浆时表明灌浆已满。
此时，可拆除灌浆设备，堵住灌浆管和排气管。
由于多点位移计安装有正装和反装之分，因此灌浆也分为孔口灌浆和孔底灌浆两种方式。
3.2.3.3.1孔底灌浆
灌浆设备将砂浆先从灌浆管内注入钻孔，灌浆要由下向上泛浆，使孔内不会产生空隙，逐级灌浆逐级拔出灌浆管。
排气管在灌浆时排出孔内的气体，使沙浆顺利上泛，当排气管内排出砂浆后，说明灌浆到孔口了，即可将排气管拔出。
3.2.3.3.2孔口灌浆
在安装测杆时即将排气管与测杆绑缚在一起，排气管要比最长的锚头长出一个固结空间。
灌浆管从多点位移计安装基座旁插入孔内，灌浆时沙浆从孔口向孔底泛浆，孔中的空气由于沙浆的压迫从孔底排气管中排出。
当沙浆从排气管中排出时，即为钻孔中已注满了沙浆。
此方法灌浆要求灌浆压力比较大，而且要求孔口密封性能好、强度高。
待砂浆初凝后，才可拆下注浆管，剪去外露的排气管。
3.2.4初始位置调整
多点位移计安装定位后，需设定传感器的初始位置。
先拆下护罩，松开紧固传感器的螺栓，利用传感器的连接线上下拉动传感器，调整到初始设定位置后拧紧紧固传感器的螺栓（一般情况下，多点位移计向下安装时，传感器固定端往锚头方向调整；向上安装时，传感器固定端往仪器方向调整），用读数仪测量和记录初始读数备案，以便于后面确定计算基值用，最后安装好护罩。
多点位移计安装埋设全部完成后应及时进行观测，根据仪器编号和设计编号记录各时期每支传感器的读数变化，并保护好仪器的观测电缆。
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
振弦式多点位移计仪器电缆为4芯屏蔽电缆，其中红、黑色芯线接振弦式传感器线圈芯线，采用专用水工四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，电缆接头可采用热缩管密封电缆接头技术。
3.3.2电缆的接长
振弦式多点位移计采用专用水工四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。
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、数据处理
振弦式多点位移计可采用人工测读和自动化采集两种方式进行量测。
振弦式多点位移计测量时按每根单位移计分别测量。
4.1人工测量与计算
人工方式量测时，振弦式多点位移计可采用PSM-V型振弦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
振弦式多点位移计仪器电缆为四芯水工电缆，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数据读取与计算
按照PSM-V型差阻式仪器检测仪使用说明书，读取频率模数F。
结果计算公式的推导过程如下：
振弦式仪器的量测量采用频率模数F来度量，其定义为：
F=f2/1000
式中f为振弦式仪器中钢丝的自振频率。
（1）当外界温度恒定，测缝计仅受到轴向变形时，其变形量J′与输出的频率模数△F具有如下线性关系：
J′=k×ΔF
ΔF=F−F0
式中：
ｋ—测缝计的最小读数，单位为mm/kHz2；由厂家所附卡片给出。
△F—实时测量的测缝计输出值相对于基准值的变化量，单位为kHz2；
F—实时测量的测缝计输出值，单位为kHz2；
F0—测缝计的基准值，单位为kHz2。
（2）当测缝计不受外力作用时仪器前后两安装座的标距不变，若温度增加△T时，测缝计有一个输出量△J′，这个输出量仅仅是由温度变化而造成的，因此在计算时应给以扣除。
通过实验可知：
△F′与△T具有下列线性关系：
k×ΔF′=−b×ΔT
ΔT=T−T0
式中：
ｂ—测缝计的温度修正系数，单位为mm/℃；由厂家所附卡片给出；
△T—温度实时测量值相对于基准值的变化量，单位为℃；
T—温度的实时测量值，单位为℃；
T0—温度的基准值，单位为℃。
（3）埋设在混凝土建筑物内或其它结构物上的测缝计，受到的是变形和温度的双重作用，因此测缝计一般计算公式为：
J=k×（F−F0）+（b−α）×（T−T0）
式中：
J—被测结构物的变形量，单位为mm；
α—被测结构物的线膨胀系数，单位为mm／℃；
仪器的线性膨胀系数大致在11.0×10-6mm/C°左右，非常接近混凝土的线性膨胀系数α，因此温度修正几乎可以忽略。
由于温度修正系数ｂ－α≈0，测缝计一般计算公式为：
J=k×ΔF
4.2自动测量
多点位移计安装埋设完毕，可接入“智能分布式安全监测数据采集系统”进行测量，该系统能实现自动定时监测，自动存储数据及数据处理，
并能实现远距离监控和管理。
具体使用方法请参阅相关资料。
4.2.1自动测量的计算
多点位移计接入“智能分布式安全监测数据采集系统”后，仪器的测量、计算存储均自动完成，无须人工干预。
5、注意事项
多点位移计安装定位后应及时测量仪器初值，根据仪器编号和设计编号作好记录并保存，严格保护好仪器的引出电缆。
6、安全与环保
6.1安全施工
1作业人员的安全技术培训教育
对作业人员施工前进行安全知识培训，班长对施工过程的安全问题进行讲解与分析。
未经教育的人员不得进入现场进行施工。
2仪器埋设过程中的安全问题
（1）制定防尘防毒防辐射等职业危害的措施，戴好口罩等防尘工具。
（2）仪器埋设时作业人员必须戴好安全帽，对于高空作业必须系安全带，作业点周围挂好安全网等做好“三保四口五临边”（三宝”指安全帽、安全带、安全网；“四口”指楼梯口、电梯井口、预留洞口、通道口。
“五临边”指：
尚未安装栏杆的阳台周边，无外架防护的层面周边，框架工程楼层周边，上下跑道及斜道的两侧边，卸料平台的侧边。
）。
（3）防雷
雷雨天户外施工做好防雷工作，设立避雷装置。
6.2环境保护
1节约用水
合理设计用水方案，设备的冲洗设立循环用水装置。
2做好设备的维修保养工作，使各仪器保持低耗高效的状态。
3节约用电
4防止噪音污染
近民区避免夜晚施工，设立消声降噪装置。
7、附件
振弦式多点位移计监测记录表编号：
工程名称
安装位置
传感器编号
埋设日期
测点编号
孔口高程
检测日期
时间
测点1
测点2
测点3
测点4
温度℃
观测
记录
校核
备注
安全监测仪器埋设考证表
施工单位：
广州市翰源建设工程质量检测有限公司合同编号：
单位工程名称
分部工程名称
分项工程名称
单元工程编码
监测仪器名称
振弦式多点位移计
生产厂家
监测仪器规格型号
安装埋设日期
测点编号
1#
2#
3#
4#
传感器编号
灵敏度K（MPa/kHz2）
分辨率（精度）（%F.S）
耐水压（MPa）
埋前读数
频率模数
温度值℃
埋后读数
频率模数
温度值℃
安装与埋设
测点参数
设计要求
实际埋设
1
测点桩号
2
孔口高程m
3
埋设方向
4
孔径、孔深
5
孔向、倾角
6
回填灌浆
7
孔口保护
8
锚头埋设深度
9
电缆连接方式
埋设示意图及说明
施工单位
初检：
年月日
复检：
年月日
终检：
年月日
监理单位
监理工程师：
年月日
说明：
一式四份报送监理部，签证后返回报送单位两份。
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