1用途

VWDE型振弦式單點沉降計適用于長期埋設在水工結構物或其它混凝土結構物和土體、基巖中，用于測量結構物與地基（基巖、土體）的開合度（沉降、位移、變形），并可同步測量埋設點的溫度。振弦式沉降計具有智能識別功能。

2規格及主要技術參數

注：頻率模數F=Hz²×10^-3

3結構及工作原理

3.1結構

VWDE型振弦式單點沉降計由位移計、沉降盤（安裝底座）、儀器保護筒、測桿（萬向節）、錨頭、測桿護管、護管接頭、聚中環（注：不銹鋼專用測桿不需配置）、觀測電纜等組成。

3.2工作原理

當結構物與地基（內部監測點）之間的發生開合（位移、沉降）變化時，通過錨頭移動帶動測桿位移，并拉出沉降計測桿變化，從而改變沉降計的振動頻率。頻率信號經電纜傳輸至讀數裝置，即可測出被測結構物的變形量。同時可同步測量埋設點的溫度值。

計算方法：

  a)當外界溫度恒定沉降計僅受到軸向變形時，其變形量Ｊ與輸出的頻率模數△F具有如下線性關系：

J = K△F

△F = F - F₀

式中：k — 沉降計測量變形量的最小讀數，單位為mm/F；

        △F — 沉降計實時測量值相對于基準值的變化量，單位為F；

          F — 沉降計的實時測量值，單位為F；

          F₀ — 沉降計的基準值，單位為F。

  b)當沉降計不受外力作用時(儀器兩端標距不變)，而溫度增加△T時，沉降計有一個輸出量△F′，這個輸出量僅僅是由溫度變化而造成的，因此在計算時應給以扣除。

實驗可知△F′與△T具有如下線性關系：

J′= k△F′+ b△T = 0

k△F′= -b△T

△T = T - T₀

式中：b — 沉降計的溫度修正系數，單位為mm/℃；

        △T — 溫度實時測量值相對于基準值的變化量，單位為℃；

          T — 溫度的實時測量值，單位為℃；

          T₀ — 溫度的基準值，單位為℃。

  c)布設在混凝土結構物或其它材料結構物內及表面上的沉降計，受到的是變形和溫度的雙重作用，因此沉降計一般計算公式為：

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

式中：Ｊm—被測結構物的變形量，單位為mm。

注：

VWDE型振弦式單點沉降計的敏感測量元件，其與機架的材料線膨脹系數極為接近，試驗所得其溫度修正系數小于最小讀數，一般計算時可用公式a。計算結果為負值時表示沉降(壓縮) ，反之表示抬升。

3.3傳輸、測量、采集設備

VWDE型振弦式單點沉降計輸出電纜為專用屏蔽水工電纜，電纜芯線：黑、紅測量頻率，白、綠測量溫度，屏蔽線接地用于抗干擾和防雷擊。

VWDE型振弦式單點沉降計可用振弦式讀數儀進行測量，測量時將測量線快速插頭插在讀數儀的左邊插座上，將測量線夾子按顏色對應連接上沉降計的輸出電纜即可進行測量。

VWDE型振弦式單點沉降計亦可用分布式模塊化自動測量單元來進行數據采集，以實現數據的自動化采集與處理及遠程傳輸。采集時將沉降計輸出電纜按規定要求連接在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。

注：

水工電纜線、振弦式讀數儀、分步式采集單元詳見我公司相關使用說明書。

4埋設與安裝

沉降計使用場合很廣，這些儀器的工作情況及安裝條件各不相同，所以埋設安裝方法也會有所不同。下面主要對埋設在大體積混凝土內、土體、基巖等部分沉降計的埋設安裝方法作一些簡述，其它儀器的埋設安裝方法可參照進行。作為土體沉降計時通常安裝在鉆孔中，但也可以在回填過程中逐步安裝。為保證較高的安裝質量，應優先采用鉆孔安裝埋設。

4.1鉆孔

    振弦式單點沉降計可安裝在最小直徑為75mm的鉆孔中，為方便安裝與埋設，推薦的鉆孔直徑≥90mm。鉆孔可采用相應鉆孔機械來完成，也可在土體比較密實完整和鉆孔不是很深的條件下，采用洛陽鏟進行人工鉆孔。

    鉆孔完成后，建議使用合適的工具或設備將孔底振搗密實(最低高程錨固點應是穩定參考點)，以利于在孔底灌注水泥砂漿固結沉降計的錨頭。

4.2儀器的組裝

    熟悉土體沉降計的結構、各部件的功能及安裝方法、確定組裝和埋設步驟方案。首先應確定沉降計的安裝深度(或高程)，根據儀器標距配置測桿和測桿護管的數量和總長度，儀器的組裝通常在現場進行。

具體組裝和埋設步驟如下：

    4.2.1首先將聚中環組裝在每根測桿的中部，聚中環的上下面用自鎖尼龍扎帶固定住(剪去多余的扎帶)，作用是防止其在測桿上下滑動。聚中環的作用可保證測桿在受力位移時不彎曲失穩，從而提高位移傳遞精度。

    4.2.2將底部的錨頭與護管接頭連接后，安裝第一根測桿(帶聚中環)和第一節測桿護管，然后將錨頭底部的吊環栓上細鋼纜(￠2mm左右)或尼龍繩。

    4.2.3 使用配套的測桿接頭和護管接頭依次連接后面的測桿(帶聚中環)和護管直至預定的長度。測桿與測桿的連接使用測桿接頭，護管與護管的連接使用護管接頭。錨頭、測桿、護管、沉降內、外套管的連接均采用螺紋連接，連接時要擰緊，為了防止松動接頭處可涂抹少量粘合劑。

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

4.2.5 當測桿和護管的連接確認達到設定的長度后，先將位移傳感器拉桿用萬向節與測桿連接，再組裝沉降內套管與最后一節測桿護管連接。組裝沉降內套管時上端密封圈應與傳感器配合密封。

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套管外應可自由滑動，當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。

4.2.7將以上組裝完成的沉降計吊人鉆孔中，直至沉降外套管管口與鉆孔孔口平齊，此時沉降計組裝基本完成。當孔底錨頭處灌漿固結后，再鉆孔回填即可組裝沉降盤。

儀器組裝到安裝沉降盤時，應進行錨頭的固定和鉆孔回填，其推薦方法如下僅供參考，實際操作時以現場工程師指導的方法及回填料為準。

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，當沉降計下沉到此時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土混合料進行回填，水泥膨潤土的混合比為2:1～1:2(僅供參考，請根據現場土質密實度確定)。使用水泥膨潤土的好處是，回填料即有一定的強度，又能保持其松軟性，通過試驗取得適當的級配后，漿料的強度甚至可以接近或達到現場土體夯實后的強度。

方法2：沉降計下沉入孔內時，同時綁扎一根灌漿管直達鉆孔底部，當全部組件就位后固定安全繩，在鉆孔孔口附近使用灌漿設備對錨頭處灌漿，灌漿量應保證在淹沒整個錨頭以上，然后對孔內用中砂回填。此方法適合孔深大于5m的操作。

4.3注意事項

注意事項：

儀器在安裝過程中就要進行讀數，通過讀數判斷檢查沉降計是否完好。儀器安裝埋設完畢后，應及時對儀器進行測讀，當讀數穩定后此時的讀數將作為沉降計的初始讀數(基準值)，一般情況視混凝土凝固時間（12h，24h）來決定。

儀器和護筒一并埋入壩體的第一澆筑層內時，澆筑過程中應避免儀器和護筒產生移動。最好的方法是先用少量的混凝土將儀器和護筒埋起來，待混凝土固結后，上層澆筑混凝土即可正常進行。
5 測量

測量振弦式傳感器應先將測量線快速插頭插入VW-102型讀數儀的左邊插座上，將測量線的各色夾子對應連接上傳感器的輸出電纜， 黑、紅測頻率，白、綠測溫度。振弦式傳感器內附有智能識別芯片，其內存貯有該傳感器的編號、系數K、溫度修正系數b等信息。用讀數儀測量時會自動將識別信息讀出，可順序存入讀數儀內，通訊給計算機，方便快速統計計算及查詢，使測量實現人工智能無紙化操作。

工程現場多支傳感器電纜被意外挖斷，僅用讀數儀測量一遍，就可自動識別出每支傳感器所對應的編號及身份信息。

6 讀數儀測值不穩

a) 將屏蔽線并接到讀數儀測量線的黑線夾子上；

b) 可能電纜接頭處進水，將其剪掉，重新連接；

c) 確定傳感器的頻率范圍，正確選擇讀數儀的激勵類型；

d）確定傳感器的電阻基值，正確選擇讀數儀的電阻基值；

    e) 檢查附近是否有干擾源，如電機、發電機、天線或交流動力電纜，應遠離上述干擾源。