1用途

VWDE型振弦式單點(diǎn)沉降計(jì)適用于長(zhǎng)期埋設(shè)在水工結(jié)構(gòu)物或其它混凝土結(jié)構(gòu)物和土體、基巖中，用于測(cè)量結(jié)構(gòu)物與地基（基巖、土體）的開(kāi)合度（沉降、位移、變形），并可同步測(cè)量埋設(shè)點(diǎn)的溫度。振弦式沉降計(jì)具有智能識(shí)別功能。

2規(guī)格及主要技術(shù)參數(shù)

注：頻率模數(shù)F=Hz²×10^-3

3結(jié)構(gòu)及工作原理

3.1結(jié)構(gòu)

VWDE型振弦式單點(diǎn)沉降計(jì)由位移計(jì)、沉降盤(pán)（安裝底座）、儀器保護(hù)筒、測(cè)桿（萬(wàn)向節(jié)）、錨頭、測(cè)桿護(hù)管、護(hù)管接頭、聚中環(huán)（注：不銹鋼專(zhuān)用測(cè)桿不需配置）、觀(guān)測(cè)電纜等組成。

3.2工作原理

當(dāng)結(jié)構(gòu)物與地基（內(nèi)部監(jiān)測(cè)點(diǎn)）之間的發(fā)生開(kāi)合（位移、沉降）變化時(shí)，通過(guò)錨頭移動(dòng)帶動(dòng)測(cè)桿位移，并拉出沉降計(jì)測(cè)桿變化，從而改變沉降計(jì)的振動(dòng)頻率。頻率信號(hào)經(jīng)電纜傳輸至讀數(shù)裝置，即可測(cè)出被測(cè)結(jié)構(gòu)物的變形量。同時(shí)可同步測(cè)量埋設(shè)點(diǎn)的溫度值。

計(jì)算方法：

a)當(dāng)外界溫度恒定沉降計(jì)僅受到軸向變形時(shí)，其變形量Ｊ與輸出的頻率模數(shù)△F具有如下線(xiàn)性關(guān)系：

J = K△F

△F = F - F₀

式中：k — 沉降計(jì)測(cè)量變形量的最小讀數(shù)，單位為mm/F；

△F — 沉降計(jì)實(shí)時(shí)測(cè)量值相對(duì)于基準(zhǔn)值的變化量，單位為F；

F — 沉降計(jì)的實(shí)時(shí)測(cè)量值，單位為F；

F₀ — 沉降計(jì)的基準(zhǔn)值，單位為F。

b)當(dāng)沉降計(jì)不受外力作用時(shí)(儀器兩端標(biāo)距不變)，而溫度增加△T時(shí)，沉降計(jì)有一個(gè)輸出量△F′，這個(gè)輸出量?jī)H僅是由溫度變化而造成的，因此在計(jì)算時(shí)應(yīng)給以扣除。

實(shí)驗(yàn)可知△F′與△T具有如下線(xiàn)性關(guān)系：

J′= k△F′+ b△T = 0

k△F′= -b△T

△T = T - T₀

式中：b — 沉降計(jì)的溫度修正系數(shù)，單位為mm/℃；

△T — 溫度實(shí)時(shí)測(cè)量值相對(duì)于基準(zhǔn)值的變化量，單位為℃；

T — 溫度的實(shí)時(shí)測(cè)量值，單位為℃；

T₀ — 溫度的基準(zhǔn)值，單位為℃。

c)布設(shè)在混凝土結(jié)構(gòu)物或其它材料結(jié)構(gòu)物內(nèi)及表面上的沉降計(jì)，受到的是變形和溫度的雙重作用，因此沉降計(jì)一般計(jì)算公式為：

Ｊm = k△F + b△T = k (F - F₀) + b (T - T₀)

式中：Ｊm—被測(cè)結(jié)構(gòu)物的變形量，單位為mm。

注：

VWDE型振弦式單點(diǎn)沉降計(jì)的敏感測(cè)量元件，其與機(jī)架的材料線(xiàn)膨脹系數(shù)極為接近，試驗(yàn)所得其溫度修正系數(shù)小于最小讀數(shù)，一般計(jì)算時(shí)可用公式a。計(jì)算結(jié)果為負(fù)值時(shí)表示沉降(壓縮) ，反之表示抬升。

3.3傳輸、測(cè)量、采集設(shè)備

VWDE型振弦式單點(diǎn)沉降計(jì)輸出電纜為專(zhuān)用屏蔽水工電纜，電纜芯線(xiàn)：黑、紅測(cè)量頻率，白、綠測(cè)量溫度，屏蔽線(xiàn)接地用于抗干擾和防雷擊。

VWDE型振弦式單點(diǎn)沉降計(jì)可用振弦式讀數(shù)儀進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量時(shí)將測(cè)量線(xiàn)快速插頭插在讀數(shù)儀的左邊插座上，將測(cè)量線(xiàn)夾子按顏色對(duì)應(yīng)連接上沉降計(jì)的輸出電纜即可進(jìn)行測(cè)量。

VWDE型振弦式單點(diǎn)沉降計(jì)亦可用分布式模塊化自動(dòng)測(cè)量單元來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)化采集與處理及遠(yuǎn)程傳輸。采集時(shí)將沉降計(jì)輸出電纜按規(guī)定要求連接在MCU的接線(xiàn)端子上，接線(xiàn)端子1#接綠線(xiàn)、2#接白線(xiàn)、3#接屏蔽線(xiàn)、4#接紅線(xiàn)、5#接黑線(xiàn)。

注：

水工電纜線(xiàn)、振弦式讀數(shù)儀、分步式采集單元詳見(jiàn)我公司相關(guān)使用說(shuō)明書(shū)。

4埋設(shè)與安裝

沉降計(jì)使用場(chǎng)合很廣，這些儀器的工作情況及安裝條件各不相同，所以埋設(shè)安裝方法也會(huì)有所不同。下面主要對(duì)埋設(shè)在大體積混凝土內(nèi)、土體、基巖等部分沉降計(jì)的埋設(shè)安裝方法作一些簡(jiǎn)述，其它儀器的埋設(shè)安裝方法可參照進(jìn)行。作為土體沉降計(jì)時(shí)通常安裝在鉆孔中，但也可以在回填過(guò)程中逐步安裝。為保證較高的安裝質(zhì)量，應(yīng)優(yōu)先采用鉆孔安裝埋設(shè)。

4.1鉆孔

振弦式單點(diǎn)沉降計(jì)可安裝在最小直徑為75mm的鉆孔中，為方便安裝與埋設(shè)，推薦的鉆孔直徑≥90mm。鉆孔可采用相應(yīng)鉆孔機(jī)械來(lái)完成，也可在土體比較密實(shí)完整和鉆孔不是很深的條件下，采用洛陽(yáng)鏟進(jìn)行人工鉆孔。

鉆孔完成后，建議使用合適的工具或設(shè)備將孔底振搗密實(shí)(高程錨固點(diǎn)應(yīng)是穩(wěn)定參考點(diǎn))，以利于在孔底灌注水泥砂漿固結(jié)沉降計(jì)的錨頭。

4.2儀器的組裝

熟悉土體沉降計(jì)的結(jié)構(gòu)、各部件的功能及安裝方法、確定組裝和埋設(shè)步驟方案。首先應(yīng)確定沉降計(jì)的安裝深度(或高程)，根據(jù)儀器標(biāo)距配置測(cè)桿和測(cè)桿護(hù)管的數(shù)量和總長(zhǎng)度，儀器的組裝通常在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。

具體組裝和埋設(shè)步驟如下：

4.2.1首先將聚中環(huán)組裝在每根測(cè)桿的中部，聚中環(huán)的上下面用自鎖尼龍?jiān)鷰Ч潭ㄗ?span>(剪去多余的扎帶)，作用是防止其在測(cè)桿上下滑動(dòng)。聚中環(huán)的作用可保證測(cè)桿在受力位移時(shí)不彎曲失穩(wěn)，從而提高位移傳遞精度。

4.2.2將底部的錨頭與護(hù)管接頭連接后，安裝根測(cè)桿(帶聚中環(huán))和節(jié)測(cè)桿護(hù)管，然后將錨頭底部的吊環(huán)栓上細(xì)鋼纜(￠2mm左右)或尼龍繩。

4.2.3 使用配套的測(cè)桿接頭和護(hù)管接頭依次連接后面的測(cè)桿(帶聚中環(huán))和護(hù)管直至預(yù)定的長(zhǎng)度。測(cè)桿與測(cè)桿的連接使用測(cè)桿接頭，護(hù)管與護(hù)管的連接使用護(hù)管接頭。錨頭、測(cè)桿、護(hù)管、沉降內(nèi)、外套管的連接均采用螺紋連接，連接時(shí)要擰緊，為了防止松動(dòng)接頭處可涂抹少量粘合劑。

4.2.4在安裝過(guò)程中每隔2m用扎帶把安全繩綁扎在測(cè)桿護(hù)管的外側(cè)，并且在安裝過(guò)程中一直保持安全繩承重，以利于測(cè)桿和護(hù)管組件并逐步放入鉆孔中時(shí)不滑入孔中，并且可以避免內(nèi)外沉降套管拉脫開(kāi)。

4.2.5 當(dāng)測(cè)桿和護(hù)管的連接確認(rèn)達(dá)到設(shè)定的長(zhǎng)度后，先將位移傳感器拉桿用萬(wàn)向節(jié)與測(cè)桿連接，再組裝沉降內(nèi)套管與節(jié)測(cè)桿護(hù)管連接。組裝沉降內(nèi)套管時(shí)上端密封圈應(yīng)與傳感器配合密封。

4.2.6將傳感器定位拉桿與傳感器后端螺紋連接好后，安裝沉降外套管和傳感器定位座組件。沉降外套管套裝在沉降內(nèi)套管外應(yīng)可自由滑動(dòng)，當(dāng)傳感器固定座的上端面與傳感器定位拉桿上的刻度線(xiàn)平齊后，利用配置的3顆M8螺栓將定位拉桿固定在定位座上。沉降外套管與傳感器定位座采用螺紋連接，連接要擰緊，防止松動(dòng)。

4.2.7將以上組裝完成的沉降計(jì)吊人鉆孔中，直至沉降外套管管口與鉆孔孔口平齊，此時(shí)沉降計(jì)組裝基本完成。當(dāng)孔底錨頭處灌漿固結(jié)后，再鉆孔回填即可組裝沉降盤(pán)。

儀器組裝到安裝沉降盤(pán)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行錨頭的固定和鉆孔回填，其推薦方法如下僅供參考，實(shí)際操作時(shí)以現(xiàn)場(chǎng)工程師指導(dǎo)的方法及回填料為準(zhǔn)。

方法1：底部錨頭固定可采用事先將孔底注入一定量較稀的水泥砂漿，當(dāng)沉降計(jì)下沉到此時(shí)直接將錨頭推入砂漿錨固，該方法僅適合安裝速度較快的操作或孔深小于5m的操作。鉆孔回填使用水泥膨潤(rùn)土混合料進(jìn)行回填，水泥膨潤(rùn)土的混合比為2:1～1:2(僅供參考，請(qǐng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)密實(shí)度確定)。使用水泥膨潤(rùn)土的好處是，回填料即有一定的強(qiáng)度，又能保持其松軟性，通過(guò)試驗(yàn)取得適當(dāng)?shù)募?jí)配后，漿料的強(qiáng)度甚至可以接近或達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)土體夯實(shí)后的強(qiáng)度。

方法2：沉降計(jì)下沉入孔內(nèi)時(shí)，同時(shí)綁扎一根灌漿管直達(dá)鉆孔底部，當(dāng)全部組件就位后固定安全繩，在鉆孔孔口附近使用灌漿設(shè)備對(duì)錨頭處灌漿，灌漿量應(yīng)保證在淹沒(méi)整個(gè)錨頭以上，然后對(duì)孔內(nèi)用中砂回填。此方法適合孔深大于5m的操作。

4.3注意事項(xiàng)

注意事項(xiàng)：

儀器在安裝過(guò)程中就要進(jìn)行讀數(shù)，通過(guò)讀數(shù)判斷檢查沉降計(jì)是否完好。儀器安裝埋設(shè)完畢后，應(yīng)及時(shí)對(duì)儀器進(jìn)行測(cè)讀，當(dāng)讀數(shù)穩(wěn)定后此時(shí)的讀數(shù)將作為沉降計(jì)的初始讀數(shù)(基準(zhǔn)值)，一般情況視混凝土凝固時(shí)間（12h，24h）來(lái)決定。

儀器和護(hù)筒一并埋入壩體的澆筑層內(nèi)時(shí)，澆筑過(guò)程中應(yīng)避免儀器和護(hù)筒產(chǎn)生移動(dòng)。方法是先用少量的混凝土將儀器和護(hù)筒埋起來(lái)，待混凝土固結(jié)后，上層澆筑混凝土即可正常進(jìn)行。
5 測(cè)量

測(cè)量振弦式傳感器應(yīng)先將測(cè)量線(xiàn)快速插頭插入VW-102型讀數(shù)儀的左邊插座上，將測(cè)量線(xiàn)的各色夾子對(duì)應(yīng)連接上傳感器的輸出電纜， 黑、紅測(cè)頻率，白、綠測(cè)溫度。振弦式傳感器內(nèi)附有智能識(shí)別芯片，其內(nèi)存貯有該傳感器的編號(hào)、系數(shù)K、溫度修正系數(shù)b等信息。用讀數(shù)儀測(cè)量時(shí)會(huì)自動(dòng)將識(shí)別信息讀出，可順序存入讀數(shù)儀內(nèi)，通訊給計(jì)算機(jī)，方便快速統(tǒng)計(jì)計(jì)算及查詢(xún)，使測(cè)量實(shí)現(xiàn)人工智能無(wú)紙化操作。

工程現(xiàn)場(chǎng)多支傳感器電纜被意外挖斷，僅用讀數(shù)儀測(cè)量一遍，就可自動(dòng)識(shí)別出每支傳感器所對(duì)應(yīng)的編號(hào)及身份信息。

6 讀數(shù)儀測(cè)值不穩(wěn)

a) 將屏蔽線(xiàn)并接到讀數(shù)儀測(cè)量線(xiàn)的黑線(xiàn)夾子上；

b) 可能電纜接頭處進(jìn)水，將其剪掉，重新連接；

c) 確定傳感器的頻率范圍，正確選擇讀數(shù)儀的激勵(lì)類(lèi)型；

d）確定傳感器的電阻基值，正確選擇讀數(shù)儀的電阻基值；

e) 檢查附近是否有干擾源，如電機(jī)、發(fā)電機(jī)、天線(xiàn)或交流動(dòng)力電纜，應(yīng)遠(yuǎn)離上述干擾源。