本使用說(shuō)明僅適用于本公司生產(chǎn)的VWDA型振弦式多點(diǎn)土體沉降計(jì)，其中包括有VWD-100A、VWD-150A、VWD-200A、VWD-250A等型號(hào)。
1用途
VWDA型振弦式多點(diǎn)土體沉降計(jì)適用于長(zhǎng)期測(cè)量土體的沉降位移，亦可用于測(cè)量土石壩、邊坡、地基等構(gòu)筑體或其它回填土體的沉降變形，并可同步測(cè)量埋設(shè)點(diǎn)的溫度。土體沉降計(jì)的位移傳感器采用的是VWD型振弦式位移計(jì)，其由位移計(jì)加裝配套附件而組成。振弦式土體沉降計(jì)具有智能識(shí)別功能。
2規(guī)格及主要技術(shù)參數(shù)
| 規(guī)格代號(hào) | VWD-100A | VWD-150A | VWD-200A | VWD-250A |
| 測(cè)量范圍： mm | 0～100 | 0～150 | 0～200 | 0～250 |
| 儀器數(shù)量：個(gè) | 1～5 | 1～5 | 1～5 | 1～5 |
| 靈敏度k： mm／F | ≤0.05 | ≤0.08 | ≤0.1 | ≤0.125 |
| 測(cè)量精度： F.S | ±0.1% | ±0.1% | ±0.1% | ±0.1% |
| 工作溫度范圍： ℃ | -40～+80 | -40～+80 | -40～+80 | -40～+80 |
| 溫度測(cè)量精度： ℃ | ±0.5 | ±0.5 | ±0.5 | ±0.5 |
| 耐水壓： MPa | ≥1 | ≥1 | ≥1 | ≥1 |
| 絕緣電阻： MΩ | ≥50 | ≥50 | ≥50 | ≥50 |
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)
VWDA型振弦式多點(diǎn)土體沉降計(jì)由沉降盤(pán)、位移傳感器、傳感器固定座、傳感器定位拉桿、沉降外套管、沉降內(nèi)套管、萬(wàn)向節(jié)、測(cè)桿、測(cè)桿接頭、測(cè)桿護(hù)管、護(hù)管接頭、聚中環(huán)、錨頭、觀測(cè)電纜等組成。
3.2工作原理
土體沉降計(jì)安裝埋設(shè)完成后，錨頭已與砂漿錨固，錨頭通過(guò)測(cè)桿與位移傳感器前端拉桿連接，位移傳感器后端與沉降盤(pán)連接固定在一起。當(dāng)被測(cè)土體發(fā)生沉降位移時(shí)將帶動(dòng)沉降盤(pán)和位移傳感器同步位移，傳感器經(jīng)拉桿將位移變化量傳遞給振弦轉(zhuǎn)變成振弦應(yīng)力的變化，從而改變振弦的振動(dòng)頻率，傳感器中的電磁線圈激振振弦并測(cè)量其振動(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)土體的位移量。傳感器同時(shí)可同步測(cè)出埋設(shè)點(diǎn)的溫度值。
3.3傳輸、測(cè)量、采集設(shè)備
VWDA型振弦式多點(diǎn)土體沉降計(jì)輸出電纜的型號(hào)為：YSPT-4，電纜芯線：黑、紅測(cè)量頻率，白、綠測(cè)量溫度，屏蔽線接地用于抗干擾和防雷擊。
VWDA型振弦式多點(diǎn)土體沉降計(jì)可用VW-102A讀數(shù)儀進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量時(shí)將測(cè)量線快速插頭插在讀數(shù)儀的左邊插座上，將測(cè)量線夾子按顏色對(duì)應(yīng)連接上沉降計(jì)的輸出電纜即可進(jìn)行測(cè)量。VW-102讀數(shù)儀的操作方法詳見(jiàn)其使用說(shuō)明書(shū)。
VWDA型振弦式多點(diǎn)土體沉降計(jì)亦可用MCU-32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的接線端子上，接線端子1#接綠線、2#接白線、3#接屏蔽線、4#接紅線、5#接黑線。MCU-32分布式模塊化自動(dòng)測(cè)量單元硬件和軟件的操作方法詳見(jiàn)其使用說(shuō)明書(shū)。
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)。
3.4沉降計(jì)算方法
當(dāng)外界土體發(fā)生沉降沉降計(jì)受到軸向變形時(shí)，其位移量L與輸出的頻率模數(shù)△F具有如下線性關(guān)系：
L= k△F=k(F–F0)
式中： k — 沉降計(jì)的測(cè)量靈敏度，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。
注：VWDA型振弦式多點(diǎn)土體沉降計(jì)的溫度修正系數(shù)小于最小讀數(shù)，由此忽略溫度的影響。其計(jì)算結(jié)果為負(fù)值時(shí)表示沉降(壓縮) ，反之表示抬升。
4安裝與埋設(shè)
4.1初步檢驗(yàn)
用戶在安裝儀器前要先用VW-102A讀數(shù)儀檢查確認(rèn)沉降計(jì)是否完好，將讀數(shù)儀連接好沉降計(jì)后開(kāi)機(jī)讀數(shù)，將傳感器的拉桿從零位拉出到不同的位置，其讀數(shù)應(yīng)在2000F～8000F之間，讀數(shù)波動(dòng)范圍應(yīng)穩(wěn)定在±2F，
用戶收到的運(yùn)輸狀態(tài)下的沉降計(jì)傳感器的滑動(dòng)拉桿已被拉出一定的距離，并用帶缺口的塑料管支撐。該支撐為運(yùn)輸途中對(duì)傳感器采取的保護(hù)措施，用戶收到后應(yīng)在組裝沉降計(jì)時(shí)將該塑料管支撐取下，將傳感器拉桿推入到零位。(見(jiàn)圖2)
4.2安裝與埋設(shè)
VWD-A振弦式土體沉降計(jì)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)。
4.2.1鉆孔
VWD-A振弦式土體沉降計(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。
4.2.2儀器的組裝
埋設(shè)前請(qǐng)參看圖七，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：
4.2.2.1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。
4.2.2.2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。
4.2.2.3 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。
4.2.2.4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)。
4.2.2.5 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。
4.2.2.6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)。（見(jiàn)圖七/a）
4.2.2.7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)。
4.2.2.8先將儀器孔口周邊土體壓實(shí)，松開(kāi)并取下傳感器定位拉桿鎖緊螺栓，再將沉降盤(pán)與傳感器固定座連接，對(duì)齊安裝孔后用配置的3顆M8螺栓擰緊即可完成全部裝配。
4.2.2.9最后進(jìn)行傳感器初始位置的定位,方法是：向上拉動(dòng)定位拉桿至其全部露出傳感器定位座,拉動(dòng)距離應(yīng)≥傳感器量程，當(dāng)傳感器就位后(露出其固定座)，用3顆M8螺栓將其鎖緊在固定座上，使傳感器不能上下移動(dòng)。儀器安裝完成后，傳感器定位拉桿應(yīng)取下或作為電纜保護(hù)管用。
4.2.3鉆孔回填
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。
4.2.4觀測(cè)電纜的保護(hù)
觀測(cè)電纜的保護(hù)至關(guān)重要，可使用溝槽埋設(shè)，必要時(shí)應(yīng)采用PVC管或鋼管進(jìn)行保護(hù)。在有雷擊的地區(qū)，優(yōu)先推薦使用鋼管保護(hù)。土體沉降計(jì)觀測(cè)的變形一般都比較大，因此觀測(cè)電纜如埋設(shè)不當(dāng)就特別容易被拉斷，所以在埋設(shè)時(shí)應(yīng)特別注意緊靠傳感器的引出電纜應(yīng)特別放松并盤(pán)卷留放(沉降量)，留有足夠的伸縮余量，切不可填土?xí)r將此段電纜拉緊。觀測(cè)電纜的埋設(shè)應(yīng)遠(yuǎn)離動(dòng)力電纜，不得與動(dòng)力電纜同溝布置。
