振弦式渗压计作业指导书.doc

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1、适用范围及依据 1
1.1适用范围 1
1.2标准及依据 1
2、测量原理及仪器结构 1
2.1测量原理： 1
2.2仪器结构： 1
2.3型号、规格及技术指标 2
3、安装埋设 2
3.1验收与保管 2
3.2仪器安装 2
3.2.1 渗压计的安装埋设 3
3.3 电缆安装 10
3.3.1 仪器电缆接长 10
3.3.2 电缆的接长 10
4、 数据读取与计算 11
4.1 人工测量与计算 11
4.1.1 仪器与振弦式仪器检测仪的连接 11
4.1.2 数据读取与记录 11
4.2 自动测量 12
4.2.1 自动测量的计算 12
5、注意事项 13
6、安全与环保 13
6.1安全施工 13
6.2环境保护 13
7、附件 14

参考资料
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振弦式渗压计作业指导书
1、适用范围及依据
1.1适用范围
振弦式渗压计适用于长期埋设在水工建筑物(地基或基岩)内部和其它混凝土建筑物及土体内部，长期观测建筑物或土体内部的渗透(孔隙)水压力，亦可用于观测水库水位的变化，并可同时测量埋设点的温度。渗压计加安装配套附件可在测压管、管道、地基钻孔中使用。
1.2标准及依据
DL/T 5178-2003 《混凝土大坝安全监测技术规范》
SL 60-1994 《土石坝安全监测技术规范》
GB/T13606-92 《岩土工程用钢弦式压力传感器国家标准》
2、测量原理及仪器结构
2.1测量原理：
当被测水压荷载作用在渗压计上，将引起弹性膜片的变形，其变形带动振弦转变成振弦应力的变化，从而改变振弦的振动频率。电磁线圈激振振弦并测量其振动频率，频率信号经电缆传输至读数装置，即可测出水荷载的压力值，同时可同步测出埋设点的温度值。
2.2仪器结构：
振弦式渗压计由透水石、不锈钢感应膜片、密封壳体，信号传输电缆、振弦及激振电磁圈等组成。

2.3型号、规格及技术指标
规格型号
SXX-2
SXX-3.5
SXX-4
SXX-6
SXX-10
SXX-16
SXX-25
尺寸
最大外径D mm
30
30
30
30
30
30
30
参数
长度Lmm
140
140
140
140
140
140
140

测量范围 KPa
0～200
0～350
0～400
0～600
0～1000
0～1600
0～2500

最小读数 kKPa/F
≤0.11
≤0.15
≤0.20
≤0.27
≤0.45
≤0.72
≤1.13
性能参数
温度测量范围 ℃
0～+40
0～+40
0～+40
0～+40
0～+40
0～+40
0～+40

温度测量精度 ℃
±0.5
±0.5
±0.5
±0.5
±0.5
±0.5
±0.5

温度修正系数b KPa/℃
≈0.8
≈0.8
≈0.6
≈0.6
≈0.6
≈0.6
≈0.6

绝缘电阻 MΩ
≥50
≥50
≥50
≥50
≥50
≥50
≥50
3、安装埋设
3.1验收与保管
1.用户开箱验收仪器，应先检查仪器的数量(包括附件)及出厂检验合格证是否与装箱清单相符。
2.每支仪器都提供了率定数据，包括在常温和常温环境气压之下的零讀数。
3.开箱后每支仪器应先用100V兆欧表量测电路与密封壳体之间的绝缘电阻，其测值应满足绝缘电阻规定要求。验收时每支仪器应用振弦式指示仪测量，检查仪器是否正常。
4.仪器应保管在干燥、通风的房间中。
3.2仪器安装
渗压计的使用场合很多，应根据不同的使用条件进行埋设安装。常用的安装使用场合有以下几种：
§ 在现浇混凝土内埋设；
§ 在基岩面上埋设；
§ 在土体中埋设；
§ 在水平浅孔中埋设；
§§在深孔中埋设；
§§在测压管中安装。
渗压计在安装时应注意如下几点：
§ 进水条件：必须确保仪器的进水口畅通，防止水泥浆堵塞进水口，为此应将进水口用无纺土工布或钢丝布或多层细纱布装中砂、细砂做成人工的反滤层砂袋包裹；
§ 仪器预饱和：由于混凝土的渗透系数很小，而渗压计前盖空腔内有一定容积，需要一定的水量才能充填满。为了解决这个问题，使仪器的滞后尽可能的小，在仪器埋设前（将透水石取下用水煮沸，然后再装上）必须将前盖空腔装满水，并排除气泡，滤层的砂也需充分饱和，埋设时将进水口朝上，以免空腔内的水流出。
§ 密封止水：埋设在接近坝体迎水面的仪器，在电缆引出的途中，必须设有止水板，以防止迎水面高压水顺电缆渗透。
安装前的准备：
（1）将透水石取下，用水煮沸；
（2）渗压计前盖朝上，空腔装满水，并排除气泡；
（3）根据应用场合和设计要求，安装不同进气值的透水石。安装低进气值的渗压计，宜用无纺土工布装干净的饱和细纱包裹，做成反滤砂袋，直径约为10cm；
（4）安装埋设前应使渗压计及其反滤砂包保持为饱和状态。
3.2.1 渗压计的安装埋设
（1）在现浇混凝土内埋设
在现浇混凝土内埋设渗压计，通常埋设在采用分层浇注施工时的混凝土块施工缝上，主要用于监测在库水作用下，沿混凝土施工缝的渗透水压力。
①在先浇注的混凝土块层面上的测点处预留一个直径20cm、深30cm的孔；
②在上层混凝土浇注前，将包裹反滤料的渗压计放入孔中，孔内填满饱和细沙，孔口加一盖板（如图）
③理顺电缆，引向测站，测量初值，开始混凝土浇注。

（图） 在现浇混凝土内埋设渗压计
（2）在基础面上埋设
a 混凝土结构物基础
①在基岩上钻一集水孔，孔径Ø5cm，深100cm，孔内填以干净的砾石；
②将包裹细沙反滤料的渗压计放在集水孔上，在砂包上覆盖砂浆，待砂浆凝固后即可浇注混凝土（如图）；
③理顺电缆，引向测站，测量初值，开始混凝土浇注。
注：当混凝土结构物（如混凝土坝）的基础需进行固结灌浆和帷幕灌浆，因压力灌浆的浆液可能堵塞集水孔和仪器进水口，故在灌浆施工之前不宜采用此法安装渗压计。

b 土石坝基础
①当土石料填筑高于基础50～100cm 时，在测点处暂停填筑，挖去填土，露出50×40cm 的基础；
②在底部填20cm 厚的砂，放入包裹细沙反滤料的渗压计，再覆盖20～30cm
的砂，浇水使砂层饱和；
③仪器电缆沿挖好的电缆沟引向观测站。电缆沟宽50cm、深50cm，电缆线之间应平行排列，呈S 形向前引伸（如图）
④用原填筑料分层回填，并用木槌分层击实。回填压实密度和含水量应与坝体设计一致；
⑤仪器和电缆的回填土在120cm 以内时，用人工或轻型机械进行压实；填土厚的120～200cm 时，可用静碾压实；填土超过200cm 以上时，可进行正常碾压施工；
⑥纪录埋设前后的仪器測值。

（图） 土石坝基础埋设渗压计
（3） 在土体中埋设
填筑体（如土石坝）在施工期埋设渗压计，可采用坑埋方法；在施工完毕后的运行期埋设渗压计，则可采用钻孔方法。
a 一般土料
①当土石料填筑高于设计埋设高程40cm 时，在测点处暂停填筑，挖出一个底部尺寸（长×宽）为30×30cm，深为50cm 的坑；
②在底部填10cm 的干净中粗砂，放入包裹细沙反滤料的渗压计，再覆盖20cm 的中粗砂，浇水使砂层饱和；
③用原填筑料分层回填，并用木槌分层击实。回填压实密度和含水量应与坝体设计一致。对粗颗粒料中的埋设，应采用反滤的形式整平埋设基床和回填土料， 由靠近仪器为细料向粗料过渡；
④仪器电缆沿挖好的电缆沟引向观测站。电缆沟宽40cm、深40cm，电缆线之间应平行排列，呈S 形向前引伸。可根据设计要求，采用套管、槽板等对电缆进行专门的保护；
⑤仪器和电缆的回填土在120cm 以内时，用人工或轻型机械进行压实；填土厚的120～200cm 时，可用静碾压实；填土超过200cm 以上时，可进行正常碾压施工；
⑥纪录埋设前后的仪器測值。
说明：也可采用专用钻孔工具钻孔埋设，在填筑高程高于埋设部位100cm 时进行。

（图）一般土料中安装渗压计
b 粘性土料
在粘性土料（土石坝的粘土心墙）中埋设渗压计，当透水石为高进气值时， 也可以采用不设反滤料的直接埋设方法。
①当土料填筑高于设计埋设高程50cm 时，在测点处暂停填筑，挖出一个底部尺寸（长×宽）为30×30，深为40cm 的坑；
②在底部用与渗压计直径相同的前端呈锥形的铁棒打入土层中，深度与仪器长度一样，拔出铁棒后，将透水石已饱水的仪器读取初值后迅速插入孔内，并用手加压。仪器压入孔内后，用原填筑料分层回填，并用木槌分层击实。回填压实密度
和含水量应与坝体设计一致。
③同层仪器电缆沿挖好的电缆沟汇集在一起，并在心墙体内沿竖向引至顶部观测站。电缆沟宽40cm、深40cm，电缆线之间应平行排列，呈S 形向前引伸。可根据设计要求，采用套管等对电缆进行专门的保护；
④仪器和电缆的回填土在120cm 以内时，用人工或轻型机械进行压实；填土厚的120～200cm 时，可用静碾压实；填土超过200cm 以上时，可进行正常碾压施工；
⑤纪录埋设前后的仪器測值。

（图） 在粘性土料（土石坝的粘土心墙）中埋设渗压计
（4） 在水平浅孔中埋设
在地下洞室围岩内或边坡岩体表面浅层埋设渗压计，需要采用水平浅孔埋设和集水。浅孔的深度为50cm，直径15～20cm，如果孔内无透水裂隙，可根据需要的深度，在孔底套钻一个Ø3cm 的小孔，经滲水试验合格后，小孔内填入砾石， 在大孔内填含水细砂，将饱水的渗压计埋设在细砂中，孔口封以盖板，并用水泥砂浆封固，砂浆凝固后即可浇注混凝土或填筑土石料。

（图）在水平浅孔中埋设渗压计
（5） 在深孔中埋设
在坝基深部、边坡、运行期建筑物内进行渗透水压力监测，需要在钻孔内安装埋设渗压计。钻孔的深度由设计确定，孔径一般不小于150mm。岩体钻孔应做压水试验，钻孔位置应根据地质条件和压水试验结果确定。
埋设前测量好孔深，先向孔内倒入20～40cm 厚的中粗砂至仪器埋设高程， 然后将带反滤沙包的渗压计放入孔底。如钻孔太深，为防因沙包及电缆自身过重受损，可用钢丝吊住沙包，并把电缆绑在钢丝上进行吊装。经检验合格后，在其上填20～40cm 中粗砂，并使之饱和，再填入10～20cm 细砂，最后在余孔段灌入水泥膨润土浆或预缩水泥砂浆。
可在钻孔内埋设多个渗压计，实现渗透水压力的分层监测。方法同上，但应做好相邻渗压计之间的封闭隔离。
当设计为监测建筑物或基础深层的渗透点压力时，应将渗压计封闭在不大于50cm 的钻孔滲水段内。
当钻孔岩体的渗透系数很小时，渗压计应埋设在体积较小的集水孔段内。
（6） 在测压管中安装
在介质渗透系数较大部位（如土石坝坝壳）的渗透水压力监测、混凝土坝的扬压力监测以及大坝两岸的绕坝渗流监测等，通常采用测压管式孔隙压力计。当工程需要实施自动化监测时，可通过在测压管中安装渗压计来实现。
渗压计的典型安装方法是将仪器直接投入到测压管中的设计位置，如混凝土坝扬压力孔内安装渗压计。当测压管很深时，应采用钢丝或细钢丝绳拴住渗压计，仪器电缆绑在钢丝绳上，缓缓放入测压管中，钢丝绳固定在管口上部。
测压管的工作状况有三种：即有压、无压和时有时无压。安装渗压计后，管口可按两种方式进行改造。一种是无压管口，如土石坝的测压管、混凝土坝的绕坝渗流孔等，其管口结构应保证能方便地进行人工比测，并对设备具有良好的防护功能（如图）。

（图）在测压管中安装渗压计

在混凝土坝的扬压力孔测压管，经常表现为有压和时有时无压状态，测压管管口既要能密封以承受压力，而当测压管无压时又要能进行人工比测，因此需要制备专门的管口设备（如图）

（图） 有压和时有时无压的测压管管口装置示意图

3.3 电缆安装
仪器电缆布置时不得与交流电缆一同敷设，电缆走线应尽量避免受到移动设备、尖锐材料等的伤害。埋入坝体混凝土中的仪器电缆应详细记录埋设部位，使灌浆钻孔时避开缆线。
3.3.1 仪器电缆接长
振弦式渗压计采用专用水工四芯电缆将仪器电缆接长，接长电缆的黑、蓝两根芯线与仪器电缆的黑芯线焊接在一起，接长电缆的绿、白芯线与仪器电缆的白芯线焊接在一起，接长电缆的红芯线与仪器电缆的红芯线焊接在一起，电缆接头可采用热缩管密封电缆接头技术（见下一节） 。

3.3.2 电缆的接长
振弦式渗压计采用专用水工四芯电缆按照相同颜色芯线将电缆接长，电缆接头可采用热缩管密封电缆接头技术，其步骤如下∶
先将仪器电缆头每根芯线套上 Ø5.0mm（长度 3～4cm可自定）细热缩管，然后与电缆每根芯线一一进行对联接。各联接芯线再用电烙铁焊锡焊牢，焊锡后将细热缩管复盖住焊锡头，由中间向两边反复转动，用酒精灯或加热器对热缩管进行加热。如果是二根芯线与一根芯线焊接后则用稍大一些的 Ø6.0mm中热缩套管套上（长度 3～4cm可自定） 。
各芯线联接热缩好后，用 J-20 电工自粘绝缘胶带分别缠紧，长度要求复盖住每根芯线。然后用 J-20电工自粘绝缘胶带总扎紧，要求缠均匀，长度以复盖住所有芯线为宜 。
先在焊锡前套上 Ø18.0mm二层大热缩管，长度分别为 14～16cm、16～18cm。然后将电缆 1，及电缆 2 再用锉刀锉一下，在电缆锉的位置处缠上 1cm宽的红色密封胶一圈多，操作时先将密封胶一头稍加热一下，立即卷粘在锉好电缆 1 及电缆2 上一圈多，再将热缩管内层管套上进行反复转动加热，由中间向两边将气泡赶出，在密封胶位置处多多转动加热，然后再进行第二次上密封胶，操作方法同上，将热缩管外层管套上进行反复转动加热。
注意∶所有细、中、粗热缩套管都要事先在焊锡前套好，勿忘！另外，红色密封胶分成三根用，约 1cm宽左右。
4、 数据读取与计算
振弦式渗压计可采用人工测读和自动化采集两种方式进行量测。
4.1 人工测量与计算
人工方式量测时，振弦式渗压计可采用 PSM-V型振弦式仪器检测仪进行测量。
4.1.1 仪器与振弦式仪器检测仪的连接
振弦式渗压计仪器电缆为 5 芯水工电缆，分别与接入指示仪的连接电缆对应颜色的分线电缆用电缆夹相连。
4.1.2 数据读取与记录
按照 PSM-V型振弦式仪器检测仪使用说明书，读取频率模数F。
振弦式渗压计埋设于坝体或基岩内，渗透水压力自进水口经透水石作用在渗压计的弹性膜片上，将引起弹性膜片的变形，并引起振弦应力的变化，从而改变振弦的振动频率。电磁线圈激振振弦并测量其振动频率，频率信号经电缆传输至读数装置，即可测出水荷载的压力值，同时由仪器中的热敏电阻可同步测出埋设点的温度值。
振弦式仪器的量测量采用频率模数F来度量，其定义为：

式中f为振弦式仪器中钢丝的自振频率。
（1）当外界温度恒定，渗压计仅受到渗透（孔隙）水压力时，其压力值P与输出的频率模数变化量ΔF具有如下线性关系：

式中：ｋ— 渗压计的最小读数 ，单位为kPa/kHz2；由厂家所附卡片给出。
ΔF— 实时测量的渗压计输出值相对于基准值的变化量，单位为kHz2；
F— 实时测量的渗压计输出值，单位为kHz2；
F0 — 渗压计的基准值，单位为kHz2。
（2）当渗压计的渗透（孔隙）水压力恒定时，若温度增加ΔT时，渗压计有一个输出量ΔF′，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。
通过实验可知，ΔF′与ΔT具有下列线性关系：

式中：ｂ— 渗压计的温度修正系数，单位为kPa/℃；由厂家所附卡片给出；
ΔT— 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℃。
（3）当渗压计受到渗透（孔隙)）水压力和温度的双重作用时，渗压计的一般计算公式为：

式中：Pm — 被测对象的渗透（孔隙）水压力，单位为kPa；
注：若大气压力有较大变化时，应予以修正。
4.2 自动测量
振弦式渗压计安装埋设完毕，可接入“智能分布式安全监测数据采集系统”进行测量，该系统能实现自动定时监测，自动存储数据及数据处理，
并能实现远距离监控和管理。具体使用方法请参阅相关资料。
4.2.1 自动测量的计算
振弦式渗压计接入 “智能分布式安全监测数据采集系统”后，仪器的测量、计算存储均自动完成，无须人工干预。
5、注意事项
振弦式渗压计安装定位后应及时测量仪器初值，根据仪器编号和设计编号作好记录并保存，严格保护好仪器的引出电缆。
6、安全与环保
6.1安全施工
1 作业人员的安全技术培训教育
对作业人员施工前进行安全知识培训，班长对施工过程的安全问题进行讲解与分析。未经教育的人员不得进入现场进行施工。
2 仪器埋设过程中的安全问题
（1）制定防尘防毒防辐射等职业危害的措施，戴好口罩等防尘工具。
（2）仪器埋设时作业人员必须戴好安全帽，对于高空作业必须系安全带，作业点周围挂好安全网等做好“三保四口五临边”（ 三宝”指安全帽、安全带、安全网； “四口”指楼梯口、电梯井口、预留洞口、通道口。 “五临边”指：尚未安装栏杆的阳台周边，无外架防护的层面周边，框架工程楼层周边，上下跑道及斜道的两侧边，卸料平台的侧边。）。
（3）防雷
雷雨天户外施工做好防雷工作，设立避雷装置。
6.2环境保护
1 节约用水
合理设计用水方案，设备的冲洗设立循环用水装置。
2 做好设备的维修保养工作，使各仪器保持低耗高效的状态。
3节约用电
4防止噪音污染
近民区避免夜晚施工，设立消声降噪装置。
7、附件
附表一：原始记录表（编号）
附表二：埋设考证表（编号）

参考资料
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渗压计观测记录表 编号：xxx-xx
工程名称：

安装位置：

仪器设计编号：

深度：

高程：

测孔编号：

安装日期：

观测日期
时间
频率模数F
温度（℃）
观测
记录
校核
备注

参考资料
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安全监测仪器埋设考证表

施工单位：广州市翰源建设工程质量检测有限公司 合同编号：
单位工程名称

分部工程名称

分项工程名称

单元工程编码

监测仪器名称
振弦式渗压计
生产厂家

监测仪器规格型号

安装埋设日期

传感器编号

灵敏度K（MPa/kHz2）

分辨率（精度）（%F.S）

耐水压（MPa）

埋前读数
频率模数

温度值 ℃

埋后读数
频率模数

温度值 ℃

安装与埋设

测点参数
设计要求
实际埋设
1
根
根

2
据
据

3
设
设

4
计
计

5
而
而

6
定
定

7
参
要

8
数
求

9

埋设示意图及说明

施工单位

初检：

年 月 日

复检：

年 月 日

终检：

年 月 日
监理单位

监理工程师：

年 月 日

说明：一式四份报送监理部，签证后返回报送单位两份。

参考资料