钢丝与水管说明书

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1、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 GUODIAN NANJING AUTOMATION CO.，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

2、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

3、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（H0H1）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

4、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

5、。沉降测头顶部与连通水管顶部之间的距离为50mm（即h50mm），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为20mm；安装时建议在连接好管线后，将测头浇筑在混凝土块中，以避免施工碾压等情况的破坏。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（10透明）、排水管（16蓝色）、通气管（12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50mm的具有一定柔性的厚壁尼龙管或塑料管（若使用镀锌管，应避免管口毛刺及飞刃破坏设备管路）。尼龙保护管

6、长度可根据现场条件及施工方便程度自由截取，接头用直径稍大的同材料管子制做，用铁丝进行绑扎。管路在保护管中应保持松弛状态，避免缠绕，避免垂直方向有弯曲。接头连接时，需进行密封试验，将管路一端密闭，将接头浸入水中，用打气筒加压至0.2MPa进行检验，此法也可用于检验管路本身是否有开裂，以保证接头的可靠性。（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设有阀门，控制连通水管的进水及排气。2.2.

7、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（零度以下需采用防冻液）测量范围，mm01500分辨率，mm1测量精度，mm23.2

8、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BWY1型测点数量18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）24 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

9、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1.21.4m，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0.81.0m时，沿埋设线开挖沟槽，深约0.81.2m，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

10、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，并用水平尺校准测头的水平，同时可以在观测墩顶面一角预埋测头固定螺栓。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1020cm,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 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

11、编号。 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。 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 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

12、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； 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。 穿钢缆：从下游观测房位置开始，将四

13、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。 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

14、； 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。 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

15、.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920m2，高度通常为3.5m。5.2.1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

16、开测管阀，使测管和量管连通。测管水位随之下降，经过24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

17、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35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

18、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

19、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

20、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20kg。平行进行两次测读，其读数差不得大于2mm。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1020min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，A2A1，A3A1为读数差，人工观测

21、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

22、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

23、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

24、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：104次/月；初蓄期测次：3010次/月；运行期测次：124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，应对观测频率进行调整。6.4资料整理（1）每次仪器监测(包括人工和自动化监测)后，应随即对原始记录的准确性、可靠性、完整性加以检查、检验

25、和整理，将其换算成所需的监测物理量，并判断测值有无异常。如有漏测、误读（记）或异常，应及时补（复）测、确认或更正，并记录有关情况。原始监测数据的检查、检验内容主要工作有： 操作方法是否符合规定； 监测记录是否正确、完整、清晰； 各项检验结果是否在限差以内； 是否存在粗差； 是否存在系统误差。经检查、检验后，若判定监测数据不在限差以内或含有粗差，应立即重测；若判定监测数据含有较大的系统误差时，应分析原因，并设法减少或消除其影响。（2） 及时将计算后的各监测物理量存入计算机，绘制监测物理量过程线图或监测物理量与某些原因量的相关关系图（如位移量与库水位的相关关系图等），并制作统计报表（报表格式见表5

26、和表6），检查和判断测值的变化趋势，作出初步分析。如有异常，应及时分析原因。先检查计算有无错误和监测系统有无故障，经多方比较判断，确认是监测值异常时，应及时上报主管部门，并附上有关文字说明。 年 首测日期 单位：mm观测日期(月.日)测点编号及累计垂直位移量备注测点1测点2测点3测点n 全年特征值统计最大值日期最小值日期平均值年变幅注垂直位移正负号规定:下沉为正；反之为负。表5 垂直位移统计报表年 首测日期 单位：mm观测日期(月.日)测点编号及累计水平位移量备注测点1测点2测点3测点n 全年特征值统计最大值日期最小值日期平均值年变幅注水平位移正负号规定:下游为正；反之为负。表6 水平位移统计报表（3）随时补充或修正有关监测设施的变动或检验、校测情况，以及各种考证表、图等，确保资料的衔接和连续性。7 保养（1）观测房内应长期保持整洁，干燥，非观测时间应关闭门窗，以免仪器因潮湿而生锈损坏。（2）仪器应经常用黄油及机油擦洗，保持干净。（3）钢丝水平位移计在加砝码时应特别小心，应均匀连续加载，严禁冲击或突然加载。（4）注意水管及水桶中的水保持清洁。联系方式：地址：江苏省南京市高新区星火路8号邮编：210032电话： 025-51858403（余工） 025-51858372（施工）