1用途

VWDE型振弦式单点沉降计适用于长期埋设在水工结构物或其它混凝土结构物和土体、基岩中，用于测量结构物与地基（基岩、土体）的开合度（沉降、位移、变形），并可同步测量埋设点的温度。振弦式沉降计具有智能识别功能。

2规格及主要技术参数

注：频率模数F=Hz²×10^-3

3结构及工作原理

3.1结构

VWDE型振弦式单点沉降计由位移计、沉降盘（安装底座）、仪器保护筒、测杆（万向节）、锚头、测杆护管、护管接头、聚中环（注：不锈钢专用测杆不需配置）、观测电缆等组成。

3.2工作原理

当结构物与地基（内部监测点）之间的发生开合（位移、沉降）变化时，通过锚头移动带动测杆位移，并拉出沉降计测杆变化，从而改变沉降计的振动频率。频率信号经电缆传输至读数装置，即可测出被测结构物的变形量。同时可同步测量埋设点的温度值。

计算方法：

  a)当外界温度恒定沉降计仅受到轴向变形时，其变形量Ｊ与输出的频率模数△F具有如下线性关系：

J = K△F

△F = F - F₀

式中：k — 沉降计测量变形量的最小读数，单位为mm/F；

        △F — 沉降计实时测量值相对于基准值的变化量，单位为F；

          F — 沉降计的实时测量值，单位为F；

          F₀ — 沉降计的基准值，单位为F。

  b)当沉降计不受外力作用时(仪器两端标距不变)，而温度增加△T时，沉降计有一个输出量△F´，这个输出量仅仅是由温度变化而造成的，因此在计算时应给以扣除。

实验可知△F´与△T具有如下线性关系：

J´= k△F´+ b△T = 0

k△F´= -b△T

△T = T - T₀

式中：b — 沉降计的温度修正系数，单位为mm/℃；

        △T — 温度实时测量值相对于基准值的变化量，单位为℃；

          T — 温度的实时测量值，单位为℃；

          T₀ — 温度的基准值，单位为℃。

  c)布设在混凝土结构物或其它材料结构物内及表面上的沉降计，受到的是变形和温度的双重作用，因此沉降计一般计算公式为：

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

式中：Ｊm—被测结构物的变形量，单位为mm。

注：

VWDE型振弦式单点沉降计的敏感测量元件，其与机架的材料线膨胀系数极为接近，试验所得其温度修正系数小于最小读数，一般计算时可用公式a。计算结果为负值时表示沉降(压缩) ，反之表示抬升。

3.3传输、测量、采集设备

VWDE型振弦式单点沉降计输出电缆为专用屏蔽水工电缆，电缆芯线：黑、红测量频率，白、绿测量温度，屏蔽线接地用于抗干扰和防雷击。

VWDE型振弦式单点沉降计可用振弦式读数仪进行测量，测量时将测量线快速插头插在读数仪的左边插座上，将测量线夹子按颜色对应连接上沉降计的输出电缆即可进行测量。

VWDE型振弦式单点沉降计亦可用分布式模块化自动测量单元来进行数据采集，以实现数据的自动化采集与处理及远程传输。采集时将沉降计输出电缆按规定要求连接在MCU的接线端子上，接线端子1#接绿线、2#接白线、3#接屏蔽线、4#接红线、5#接黑线。

注：

水工电缆线、振弦式读数仪、分步式采集单元详见我公司相关使用说明书。

4埋设与安装

沉降计使用场合很广，这些仪器的工作情况及安装条件各不相同，所以埋设安装方法也会有所不同。下面主要对埋设在大体积混凝土内、土体、基岩等部分沉降计的埋设安装方法作一些简述，其它仪器的埋设安装方法可参照进行。作为土体沉降计时通常安装在钻孔中，但也可以在回填过程中逐步安装。为保证较高的安装质量，应优先采用钻孔安装埋设。

4.1钻孔

    振弦式单点沉降计可安装在最小直径为75mm的钻孔中，为方便安装与埋设，推荐的钻孔直径≥90mm。钻孔可采用相应钻孔机械来完成，也可在土体比较密实完整和钻孔不是很深的条件下，采用洛阳铲进行人工钻孔。

    钻孔完成后，建议使用合适的工具或设备将孔底振捣密实(最低高程锚固点应是稳定参考点)，以利于在孔底灌注水泥砂浆固结沉降计的锚头。

4.2仪器的组装

    熟悉土体沉降计的结构、各部件的功能及安装方法、确定组装和埋设步骤方案。首先应确定沉降计的安装深度(或高程)，根据仪器标距配置测杆和测杆护管的数量和总长度，仪器的组装通常在现场进行。

具体组装和埋设步骤如下：

    4.2.1首先将聚中环组装在每根测杆的中部，聚中环的上下面用自锁尼龙扎带固定住(剪去多余的扎带)，作用是防止其在测杆上下滑动。聚中环的作用可保证测杆在受力位移时不弯曲失稳，从而提高位移传递精度。

    4.2.2将底部的锚头与护管接头连接后，安装第一根测杆(带聚中环)和第一节测杆护管，然后将锚头底部的吊环栓上细钢缆(￠2mm左右)或尼龙绳。

    4.2.3 使用配套的测杆接头和护管接头依次连接后面的测杆(带聚中环)和护管直至预定的长度。测杆与测杆的连接使用测杆接头，护管与护管的连接使用护管接头。锚头、测杆、护管、沉降内、外套管的连接均采用螺纹连接，连接时要拧紧，为了防止松动接头处可涂抹少量粘合剂。

    4.2.4在安装过程中每隔2m用扎带把安全绳绑扎在测杆护管的外侧，并且在安装过程中一直保持安全绳承重，以利于测杆和护管组件并逐步放入钻孔中时不滑入孔中，并且可以避免内外沉降套管拉脱开。

4.2.5 当测杆和护管的连接确认达到设定的长度后，先将位移传感器拉杆用万向节与测杆连接，再组装沉降内套管与最后一节测杆护管连接。组装沉降内套管时上端密封圈应与传感器配合密封。

4.2.6将传感器定位拉杆与传感器后端螺纹连接好后，安装沉降外套管和传感器定位座组件。沉降外套管套装在沉降内套管外应可自由滑动，当传感器固定座的上端面与传感器定位拉杆上的刻度线平齐后，利用配置的3颗M8螺栓将定位拉杆固定在定位座上。沉降外套管与传感器定位座采用螺纹连接，连接要拧紧，防止松动。

4.2.7将以上组装完成的沉降计吊人钻孔中，直至沉降外套管管口与钻孔孔口平齐，此时沉降计组装基本完成。当孔底锚头处灌浆固结后，再钻孔回填即可组装沉降盘。

仪器组装到安装沉降盘时，应进行锚头的固定和钻孔回填，其推荐方法如下仅供参考，实际操作时以现场工程师指导的方法及回填料为准。

方法1：底部锚头固定可采用事先将孔底注入一定量较稀的水泥砂浆，当沉降计下沉到此时直接将锚头推入砂浆锚固，该方法仅适合安装速度较快的操作或孔深小于5m的操作。钻孔回填使用水泥膨润土混合料进行回填，水泥膨润土的混合比为2:1～1:2(仅供参考，请根据现场土质密实度确定)。使用水泥膨润土的好处是，回填料即有一定的强度，又能保持其松软性，通过试验取得适当的级配后，浆料的强度甚至可以接近或达到现场土体夯实后的强度。

方法2：沉降计下沉入孔内时，同时绑扎一根灌浆管直达钻孔底部，当全部组件就位后固定安全绳，在钻孔孔口附近使用灌浆设备对锚头处灌浆，灌浆量应保证在淹没整个锚头以上，然后对孔内用中砂回填。此方法适合孔深大于5m的操作。

4.3注意事项

注意事项：

仪器在安装过程中就要进行读数，通过读数判断检查沉降计是否完好。仪器安装埋设完毕后，应及时对仪器进行测读，当读数稳定后此时的读数将作为沉降计的初始读数(基准值)，一般情况视混凝土凝固时间（12h，24h）来决定。

仪器和护筒一并埋入坝体的第一浇筑层内时，浇筑过程中应避免仪器和护筒产生移动。最好的方法是先用少量的混凝土将仪器和护筒埋起来，待混凝土固结后，上层浇筑混凝土即可正常进行。
5 测量

测量振弦式传感器应先将测量线快速插头插入VW-102型读数仪的左边插座上，将测量线的各色夹子对应连接上传感器的输出电缆， 黑、红测频率，白、绿测温度。振弦式传感器内附有智能识别芯片，其内存贮有该传感器的编号、系数K、温度修正系数b等信息。用读数仪测量时会自动将识别信息读出，可顺序存入读数仪内，通讯给计算机，方便快速统计计算及查询，使测量实现人工智能无纸化操作。

工程现场多支传感器电缆被意外挖断，仅用读数仪测量一遍，就可自动识别出每支传感器所对应的编号及身份信息。

6 读数仪测值不稳

a) 将屏蔽线并接到读数仪测量线的黑线夹子上；

b) 可能电缆接头处进水，将其剪掉，重新连接；

c) 确定传感器的频率范围，正确选择读数仪的激励类型；

d）确定传感器的电阻基值，正确选择读数仪的电阻基值；

    e) 检查附近是否有干扰源，如电机、发电机、天线或交流动力电缆，应远离上述干扰源。