大坝安全监测仪器的安装与埋设方法

第五讲仪器的安装与埋设方法第一节监测仪器安装埋设前的准备第二节各类仪器的安装埋设方法第三节观测电缆的走线与保护第四节仪器安装埋设后的工作第一节监测仪器安装埋设前的准备监测仪器安装埋设施工前应进行充分的准备，准备工作的主要内容有技术准备、设备准备、仪器检验率定、仪器与电缆连接、仪器编号、土建施工等。(一)技术准备技术准备的目的是了解设计意图、布置和技术规程，以便满足设计要求，达到设计目的。技术准备的主要内容有：(1)阅读监测工程设计图纸、报告及各项技术规程，熟知设计意图和监测实施的技术方法与标准；(2)设计交底与技术培训：通过设计交底使工作人员更加了解设计意图，明确监测目的与意义；通过培训，使工作人员了解技术方法、技术标准及施工注意事项，确保施工质量。(3)考察现场条件，制定施工方案：监测工程的施工是与其他工程交叉进行的，仪器安装埋设施工，既要达到设计要求，又要克服恶劣环境的影响，避免干扰。因此，仪器安装埋设前，对现场条件要进行全面的考察，提出具体措施与施工方案（包括进度计划），在施工过程中还要根据条件变化随时进行调整。第一节监测仪器安装埋设前的准备(二)材料设备准备材料设备准备见表5—1所列内容。(三)仪器检验率定安装前应按规程规范进行仪器率定检验，合格后选用。(四)仪器与电缆连接仪器与电缆的连接是保证监测仪器能长期运行的重要环节之一。尽管仪器经过各种测试而保证无任何质量问题，可是，加长电缆或连接头有问题，仪器也不能长期正常地工作。故电缆与仪器的连接在安装前必须引起足够重视。1．电缆质量的要求以差动电阻式仪器对电缆的要求为例，要求芯线电阻小、每芯差值小、防水等。因此，要求选购观测专用电缆，其橡胶外套具耐酸、耐碱、防水、质地柔软等特点，芯线直径不小于0.2mm。铜丝镀锡，100m单芯电阻小于150Ω。电缆有两芯、三芯、四芯、五芯。用前作浸水检查，检查时把电缆浸泡在水中，线端露出水面，不得受潮。浸泡12小时，线与水之间的绝缘值大于50－200MΩ为合格。若电缆埋在高水压下，应在压力水中进行枪查。用万用表测芯线有无折断，外皮有无破损(用打气简向外皮内打气是否出气泡)。如与要求一致，电缆质量方为合格。第一节监测仪器安装埋设前的准备5—1仪器安装埋设施工的主要材料设备表第一节监测仪器安装埋设前的准备2．电缆线的连接：仪器的电缆线连接，必须按要求进行：(1)电缆长度。按仪器至观测站实际长度，加上松弛长度进行裁料。松弛长度根据电缆所经过的路线要求确定。土坝中须按“S”型延伸，松弛长度为实际长度的15%，一般不得少于5％，如有特殊要求，另行考虑。(2)剪线头。将选好的线端橡胶包皮剪除100mm，按表5—2和图5—1所示，把芯线剪成长度不等的线段。另一线的一瑞按相同颜色的长度相应剪短，各芯线连接之后，长度一致，结点错开。切忌搭接处在一起。(3)接线。把铜丝的氧化层用砂布擦去，按同种颜色互相搭接，铜丝相互叉入，拧紧，涂上松香粉，放入已熔化好的锡锅内摆动几下取出，使上锡处表面光滑无毛刺，如有应挫平。5—2电缆连接时对接芯线应留长度表单位：mm芯线颜色仪器电缆接头芯线长接长电缆接头芯线长黑红白绿254565(85)65(85)45(65)25(45)(25)5—1电缆连接工艺图(单位mm)4)包扎。用黄腊绸小条裹好焊接部位，再用高压绝缘胶带缠绕一层，用木锉打毛电线端部橡皮，长约30mm，用脱脂棉沾酒精洗净后，涂以适量的胶水，将芯线并在一起裹上高压绝缘胶带，或硅橡胶带，或宽度20mm的生橡胶。裹时一圈一圈地依次进行，并用力拉长胶带，边拉边缠，使粗细一致。包扎体内不能留空气，总长约180mm，直径30mm，比硫化器模于长2mm，外径也比硫化器大约2mm为宜。为使胶带之间易胶合，缠前宜在胶带表面涂以汽油。(5)硫化。电缆接头硫化时，在硫化器模内均匀地撒上滑石粉，将裹扎好的电缆接头放入模槽中，合上模，拧紧旋扭，合上电源加热。一边加热．一边拧紧压紧旋扭，升温到155~160℃，恒温15分钟，关闭电源，自然降温，冷却至80℃后方可脱模。电缆连接，也可以采用热缩材料代替硫化。目前热缩管广泛应用于观测电缆的连接，操作简单，有密封、绝缘、防潮、防蚀的效力。接线时，芯线采用φ5~φ7mm的热缩套管，加温热缩，用热塑枪从中部向两端均匀地加热，使热缩管均匀地收缩，管内不留空气，热缩管紧密地与芯线结合。缠好高压绝缘胶带后，将预先套在电缆上的φ18—φ20mm的热缩套管移至缠胶带处加温热缩。热缩前在热缩管与电缆外皮搭接段涂上热熔胶。(6)检查。当接头扎好后测试一次，硫化过程中和结束后各测一次，如发现异常，立即检查原因，如断线应重新连接。电缆硫化器电缆的连接(1)仪器编号的意义。仪器编号是整个埋设过程中一项十分重要的工作。常常由于编号不当，难以分辨每支仪器的种类和埋设位置，造成观测不使，资料整理麻烦，甚至发生错乱。(2)仪器编号原则。仪器编号应能区分仪器种类，埋设位置，力求简单明了，并与设计布置图一致。如某仪器编号为M1—2—3，它的含义是“M”为多点位移计，“1”是第一个断面,“2”是第二个孔，“3”是第三测点。只要知道编号的含义，一见编号就知道是什么仪器，在第几个断面以及孔号和测点号。(3)编号应标的位置。编号应注在电缆端头与二次仪表连接处附近。为了防备损坏和丢失，宜同时标上两套编号标签备用，传感器上无编号时，也应标注编号。(4)仪器编号标签。仪器编号比较简单的方法是在有不干胶的标签纸上写好编号，贴在应贴部位，再用优质透明胶纸包扎加以保护。也可用电工铝质扎头，用钢码打上编号，绑在电缆上，用电缆打号机把编号打在电缆上更好。编号必须准确可靠，长期保留。钢弦式仪器常是用多芯电缆，如某四点式位移计，只需用一根5芯电缆与4支传感器相连，这样除在电缆上注明仪器编号外．各芯线也要编号。也可用芯线的颜色米区分，最好按规律连接，如红、黑、白、绿分别连接1、2、3、4各号仪器。(五)仪器编号第一节监测仪器安装埋设前的准备(六)仪器安装埋设的土建施工监测工程的土建施工包括：临时设施工程施工、仪器安装埋设土建施工、电缆走线工程土建施工、观测站及保护设施土建施工。这些土建施工项日，分别在有关的项目中．根据具体要求提出施工方法和标准。仪器安装埋设的土建施工，在各类工程监测中也有具体的方法和标难。这类土建施工工艺和技术标准比一般工程为高，而且细，这是仪器性能和观测精度的需要。所以仪器安装埋设前应做好土建施工，经验收合格后，才能安装埋设仪器。第二节各类仪器的安装埋设方法仪器的安装埋设工作是监测的重要环节。这一工作若没做好，监测系统就不能正常使用。大多数已埋设仪器是无法返工或重新安装埋设的，因此仪器的安装埋设应事前做好各种施工准备，埋设仪器时应尽量减少对其他施工的干扰，确保埋设质量。下面按仪器种类分别叙述安装埋设的要求。(一)应变计安装埋设应变计的应用范围比较广，在岩土工程中主要用在混凝土和岩体内的应变观测，也用于其他结构物和介质的应变观测。第二节仪器的安装埋设方法1．混凝土应变计安装埋设根据设计要求，确定应变计的埋设位置。埋设仪器的角度误差应不超过1°，位置误差应不超过2cm。埋设仪器周围的混凝上回填时，要小心填筑，剔除混凝土中8cm以上的大骨料，人工分层振捣密实。填料时应距仪器1.5m以上，振捣时振捣器与仪器距离大于振动半径，不小于1m。埋设时，应保持仪器的正确位置和方位，及时检测，发现问题要及时处理或更换仪器。埋设后，应作好标记，以防人为损坏，要专人守护：(1)单向应变计。可在混凝土振捣后，及时在埋设部位造孔(槽)埋设。(2)双向应变计。两应变计应保持相互垂直，相距8~10cm。两应变计的中心与混凝土结构表面距离应相同。第二节仪器安装埋设方法(3)应变计组。应将应变计固定在支座及支杆等附加装置上，以保证在浇注混凝土过程中仪器有正确的相互装配位置和定位方向，并使其保持不变。根据应变计组在混凝土内的位置，分别采用预埋锚杆或带锚杆的预制混凝上块固定支座位置和方向。埋设时，应设置无底保护木箱，并随混凝土的升高而逐渐提升，直至取出。(4)无应力计。埋设时，将无应力计筒的大口向上固定在埋设位置，然后在筒内填满相应应变计附近的混凝土，人工捣实。第二节仪器安装埋设5—2应变计组1—应变计；2—支座（支杆）；3—预埋锚杆；4—保护箱；5—混凝土2.岩体应变计安装埋没岩体应变计用以观测岩体在埋入应变计之后的内部变形，即由于岩体的应力变化引起的变形相对变化率。无应力计的安装埋设第二节仪器安装埋设应变计在岩体内不应跨越结构面，在节理发育的岩体内，应变计标距应加长，一般为1~2m。在埋设位置应设置孔(槽)，其横截面的尺寸在满足埋设要求的基础上尽可能要小。孔(槽)内应冲洗干净，不允许沾油污。埋设时应用膨胀性稳定的微膨胀水泥砂浆填充密实。仪器轴向方位误差应小于1°。埋设前后应及时检测。为了防止砂浆影响仪器变形，使应变计与岩体同步变形，应变计中间应嵌一层隔离材料，见图5—3。应变计组应固定在支杆、支架或连接杆上，或埋设在各个方向的钻孔内。单向应变计组可固定在连接杆上埋入钻孔内的不同深度。第二节仪器安装埋设5—3基岩内埋设应变计示意图1—基岩应变计；2—隔层；3—水泥砂浆；4—岩石3．钢结构应变计安装埋设在钢结构表面安装应变计，采用如图5-4所示的模具定位。采用焊接固定模具时，应冷却至常温后安装应变计。埋入混凝土内的钢应变计应加保护罩。5—4钢应变计设示意图(单位：mm)1—应变计；2—钢管；3—保护盖；4—M8螺钉；5—上卡环；6—下卡环第二节仪器安装埋设(二)钢筋计安装埋设在岩土工程中，钢筋计主要用于观测钢筋混凝土中的钢筋应力和岩土体中的锚杆应力。安装埋设时，将钢筋或锚杆按要求的尺寸裁截，然后将钢筋计对接或对焊在钢筋或锚杆上，并保证钢筋计与钢筋或锚杆在同一轴线上。对接时，采用预先焊在钢筋上的钢接头连接，钢接头是根据钢筋计端头的螺纹配制的。焊接时，可采用对焊、坡口焊或熔糟焊，焊接时仪器应浇水冷却，使仪器温度不超过60℃。1．混凝土钢筋计安装埋没钢筋计对接埋设时，与仪器两端连接带螺纹的钢接头应焊接在钢筋上。钢筋计与焊有接头的钢筋对按拧紧后，代替被测钢筋绑扎在观测部位(绑扎长度比有关规范要求略长些)。对焊的钢筋计安装时，将观测部位的钢筋按照钢筋计对焊长度裁开，然后将与钢筋计两端连接的钢筋(长度应大于1m)对焊在相应位置的钢筋上，经现场监理检测合格后，方可浇注混凝土。仪器周围的混凝土应人工振捣密实。混凝土固化后测基推值。2．岩土体锚杆应力计安装埋设钢筋计用于测锚杆应力时，称为锚杆应力计。装上锚杆应力计的锚杆称为观测锚杆。观测锚杆的安装埋设，应根据观测设计的安装时机进行埋设。(1)根据设计的要求造孔。钻孔直径应大于锚杆应力计最大直径。钻孔方位应符合设计要求，孔弯应小于钻孔半径。钻孔应冲洗干净，并严防孔壁沾油污。(2)按照观测设计的要求裁截锚杆长度。选用螺纹连接的锚杆应力计，需要在裁截后的锚杆上先焊接螺纹接头，然后再与锚杆应力计用螺纹连接，接头与锚杆应保持同轴。(3)观测锚杆的组装。将锚杆应力计按设计深度与裁截的锚杆对接，同时装好排气管。需要对焊的锚杆应力计，应在水冷却下进行对焊，锚杆应力计与锚杆应保持同轴。(4)经组装检测合格后，将组装的观测锚杆缓慢地送入钻孔内。安装时，应确保锚杆应力计不产生弯曲，电缆和排气管不受损坏，锚杆根部应与孔口平齐。(5)锚杆应力计入孔后，引出电缆和排气管，装好灌浆管，用水泥砂浆封闭孔口。(6)安装检测合格后，进行灌浆埋设。一般水泥砂浆配合比宜为:灰砂比为1:1~1:2，水灰比为0.38~0.40。灌浆时．应在设计规定的压力下进行，灌至孔内停止吸浆时，持续10分钟，即可结束。砂浆固化后，测其初始值。第二节仪器安装埋设(三)测缝计安装埋设在岩土工程中，测缝计主要用于观测混凝土分缝和裂缝开度变化、混凝土与岩体接触缝的开度变化、岩体裂隙的开度变化。测缝计安装埋设时，应确保仪器波纹管能自由伸缩。1．混凝土测缝计埋设(1)在先浇的混凝土块上预埋测缝计套简，见图5—5。当电缆需从先浇块引出时，应在模板上