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静力水准自动化监测系统在某工程中的应用

来源:拿度科技 浏览量: 时间:2020-07-27 09:50

  

       工程结构物及其基础的异常垂直位移常常是失稳和事故前兆 , 因此 , 垂直位移是大部分工程安全监控的重要项目。目前 , 手工操作系统在岩土工程监测中被普遍采用 , 主要原因之一是劳动力价格便宜。但它们有一个共同的缺点就是不能实现实时、在线监测 , 因此不能及时发现问题、消除隐患。静力水准系统具有精度高、自动化性能好、实时测量功能等特点。静力水准系统 , 是利用相连的容器中 , 液体总是寻求具有相同势能的水平原理 , 测量和监测参考点彼此之间的垂直高度的差异和变化量。根据传感器原理不同 , 分为电容式传感器、光电式传感器、电感式传感器、磁致伸缩式传感器等。在某工程监测中 ,采用磁致伸缩式静力水准仪系统。 
       一栋两层建筑 , 建筑中部及其一端续建至七层 , 某重要建筑在其旁侧 , 该建筑对变形非常敏感。在两层建筑续建过程中 , 其建筑桩基必然会产生附加沉降 , 须对其进行高精度的实时监测。 在该建筑物临近加层建筑物的结构柱上布置 14 个监测点 (监测点编号 : C1~C14) , 采用静力水准系统监测 , 同时在其他部分建筑物结构柱亦设置了普通光学水准监测点。静力水准系统相邻监测点间距约 25m , 整个监测区域长度约 325m。静力水准系统布置时 , 考虑到静力水准管路过长 , 影响监测系统的灵敏度 , 故将整个监测范围分为 3 段静力水准管路。每段管路分别包含 4 个、5 个、5 个监测点。相邻两段间用一台静力水准仪传递高程 ,第一段管路包括基准点需设置一台静力水准仪 , 每段管路分别使用 5 台、6 台、6 台静力水准仪 , 整个系统共投入 17 台静力水准仪。基准点设置在建筑物稳固区域 , 第一段管路有部分管路在建筑物外。该系统完成调试后 , 已于 07 年 07 月投入使用。整个加层施工于 07 年 07 月开始至 07 年 10 月底基本结束。
       监测点沉降历时曲线 可以看出 , 建筑物大部分沉降量发生在 07 年 7 月至 07 年11 月 , 之后沉降速率有所减缓 , 很好地反应了实际施工工况变化对监测建筑物的影响。而监测点 C8~C11、C13~C14 之间 , 因其在平面位置上 , 与加层施工区域相对应 , 故其变化最大 , 监测结果很好地反应了建筑物变形规律。在对 C1~C14 使用静力水准监测的同时 , 运用了光学水准进行不定期监测 , 07 年 12 月份某天两种监测方法测量结果 ,可以看出监测结果符合较好。
 磁致伸缩式静力水准仪    
        静力水准系统 , 依据连通管原理 , 各个测点垂直位移发生变化使管路内液体产生流动 , 从而使静力水准液面发生变化 , 传感器精确测出每个测点容器内液面的相对变化。磁致伸缩式静力水准系统的液体在温度变化时会产生体积变化。如果静力水准整个管路处于同一环境中 , 温度始终同步变化 , 各测点由于温度的影响而生的Δht 是相同的 , 此时温度变化对监测结果基本没有影响。在本工程中 , 第一段管路有部分在建筑物外 , 虽然采取了保温措施 , 但仍不能保证整个管路不受温度变化的影响。
       通过数据采集装置可以测读每个静力水准仪液面相对于初始液面高差变化量 , 设置系统每天 3 : 00、11 : 00、19 : 00 各采集一次数据。取 08 年 6 月15 日、6 月 16 日静力水准采集数据进行分析 (该时段各监测点变化速率较小 , 假设当天各监测点不发生变化) 。 两天观测值显示在 11 : 00 时 , 当大气温度最高时 , 管路总液面亦最高 , 即管路中液体受温度影响 , 体积变大。而根据相应时间相对初始液面高度计算各监测点沉降量 , 一天内不同时间相同点沉降量最大相差 0163mm。而第二段管路全部在建筑物内 , 温度能够保持一致 , 不同时刻管路总液面差别不大 , 不同时间相同点沉降量最大相差
0122mm , 差异低于第一段管路值 。故在监测过程中 , 以每天 3 : 00 采集的数值计算监测结果 , 取得较好的效果。
       静力水准系统的正常工作 , 下列因素最为重要 : ①传感器是否正常工作 , 可以通过系统软件进行测试判别。②管路中的传压液体 , 首先 , 其应具有较好的防腐性 , 保证传感器及其他元件的正常工作 ; 传压液体的是静力水准系统的“血液”, 它的流动性的好坏直接关系到系统的灵敏性 , 而监测区域管路划分过多 , 亦会导致每段管路误差不断累计 , 导致系统精度下降 , 故在设计系统时 , 考虑工程对数据灵敏度和精度的要求 ; 传压液体的体积变化关系直接到测量结果的准确性 , 须考虑温度的影响 ; 静力水准仪容器要求有良好的密封性 , 防止传压液体挥发或大气中气体进入容器。③对监测环境较恶劣的地点 , 要定期检查静力水准仪容器中浮子上是否有液体附着。
结论
(1)静力水准系统具有精度高、自动化性能好、实时测量功能等特点 , 在本工程中较成功的进行了应用。
(2) 应用静力水准系统时 , 充分考虑温度对系统的影响 , 特别注意要求静力水准整个管路处于同一环境中 , 温度始终同步变化 , 减小系统误差。
(3) 静力水准系统设计时 , 管路长短对监测结果有一定的影响 , 要根据实际情况设计 , 提高静力水准系统使用效率。
(4) ) 保证静力水准仪容器密封性能 , 同时在环境恶劣的情况下 , 应防止液体在高温挥发成气体 , 温度下降后 , 冷凝在容器浮子上 , 造成测量误差。
(5) 要定期对静力水准仪系统进行检查维护 ,特别是仪器容器中浮子上是否其他物体附着 , 影响仪器精度。


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