CJ-1型液压式沉降仪(水平)
南京葛南实业有限公司企业标准
QS：XK07-003-00027Q/3201GNSY041—2012
CJ-1型液压式沉降仪(水平)
使 用 说 明
2014—01—01实施
本使用说明由南京葛南实业有限公司编制
CJ-1型液压式沉降仪(水平)使用说明
本使用说明仅适用于本公司生产的液压式沉降仪(水平)，型号为CJ-1。
1用途
液压式沉降仪(水平)适用于长期测量任意点的沉降，通常用于测量堤坝、公路填土、边坡、地基等结构体或其它回填土体的内外沉降变形。液压式沉降仪(水平)由硅压传感器加装配套附件而组成。液压式沉降仪(水平)既能进行结构体的单点测量又能进行结构体的多点分布测量。
2规格及主要技术参数
规格代号 CJ-1
测量范围： mm 0～5000
灵敏度k： mm ≤1
测量精度： mm 5
工作温度范围： ℃ -30～+80
沉降盘尺寸： mm 300×300
耐水压： MPa ≥1
绝缘电阻： MΩ ≥50
3结构及工作原理
3.1结构
液压式沉降仪(水平)由沉降盘、传感器探头、探头固定护罩、弹簧通液管(双)、弹簧通气管(单)、弹簧观测电缆、波纹护管、伸缩钢套管、储液罐、干燥管、固定角架、数据采集装置、防护箱等组成(见图1)。
(图1)液压式沉降仪(水平)结构示意图
3.2工作原理
(图1)示意了液压式沉降仪(水平)典型的装置，通常用于测量结构体内部的沉降，也可安装于结构体外部进行沉降观测。液压式沉降仪(水平)安装埋设完成后，沉降板带动传感器探头随结构体的沉降同步沉降位移。传感器探头通过观测电缆延伸到数据采集装置处采集数据，数据采集装置可使用GN-103A读数仪或GDA1901和GDA1902单点采集模块或MCU-32自动测量单元。
传感器探头内装配有一个硅压传感器及信号变送器。使用双通液管将硅压传感器感应膜片的外面和储液罐底部连接相通，膜片所受的压力与膜片到储液罐液面的高度有关。使用单通气管将硅压传感器感应膜片的内腔与储液罐上方空间联通，使整个系统内部气压达到压力自平衡状态，以确保传感器不受大气压变化的影响，安装在通气管末端的干燥管用来防止传感器内部受潮。
当硅压传感器膜片和储液罐液面之间的高差产生变化时，作用在硅压感应膜上的水压力也同步产生了变化，水压力的变化改变了感应膜的变形量，致使硅压传感器的应变膜片的电阻值改变，通过数据采集装置测得应变膜片电阻变化值，经过计算就可得知观测点的沉降位移变化量。
储液罐安装在基准墩或观测房墙壁上，通常认为是稳定的，可定期用水准仪或全站仪校核其高程，如有变化应进行补偿。
3.3沉降计算方法
因CJ-1型硅压沉降仪(水平)输出的是RS485数字信号，故其沉降位移量L与输出的读数△F具有如下关系：
L=△F=F-F0
式中： L—沉降仪的沉降位移测量值，单位为mm；
△F — 沉降仪实时测量值相对于基准值的变化量，单位为mm；
F — 沉降仪的实时测量值，单位为mm；
F0 — 沉降仪的初始测量值，单位为mm。
通常工程采用高程来标注沉降板上传感器探头在结构体内的位置，H代表传感器探头的高程，传感器探头的高程与其沉降位移变化量具有如下关系：
H=H0–L/1000=H0-(F-F0)/1000
式中： H—传感器探头的实时高程，单位m。
H0—传感器探头的安装高程，单位m；
F0—沉降仪的初始测量值，单位为mm；
F—沉降仪的实时测量值，单位为mm.。
注：CJ-1液压式沉降仪(水平)具有温度自动补偿功能，实际使用中不需要温度修正。 4安装与埋设
4.1初步检验
用户在安装仪器前要先用GN-103A读数仪检查确认沉降仪探头是否完好，将读数仪连接好沉降仪后开机读数，其读数范围应稳定在±10mm以内为正常。
用户收到的运输状态下的沉降仪其储液罐和通液管内是空的，需在现场将储液罐和双通液管内灌满防冻液，并去除气泡。具体的操作方法见下面有关章节介绍。
4.2典型结构安装
4.2.1传感器探头的安装
(图2)为典型的传感器探头系统，两根通液管直接连接到单个储液罐底部；单根通气管连接到干燥管和储液罐液面上方空间相通；观测电缆直接连到数据采集装置。
探头固定护罩将传感器探头固定在沉降盘上，即起到固定传感器探头的作用又起到防护探头和各管线接头的作用。
CJ-1液压式沉降仪(水平)大多数安装都在填土和坝体内进行，传感器探头和各管线都被埋设在内部，为避免施工中的碾压可将传感器探头安装在沉降板的下面(用沉降盘保护探头)。除此之外，碰到沉降点在地表面的情况，可将传感器探头直接安装在结构体上。沉降板四个角的安装孔就是用来沉降点在地表面安装时用的。在地表安装时储液罐及防护箱的安装高程应比任何传感器探头和通液管都要高一些。
(图2)所示，波纹护管固定卡箍的作用是将波纹护管头固定在沉降盘上，波纹护管与探头固定护罩相对接。
(图2)传感器探头典型结构示意图
4.2.2管线的防护
(图3)是各管线防护的典型结构示意图，CJ-1液压式沉降仪(水平)大多数安装都在填土和坝体内进行，传感器探头和各管线都被埋设在结构体内部。沉降仪测量的沉降量都比较大，为防止通液管和通气管以及观测电缆在沉降过程中被拉断，故均采用弹簧式管线。各管线在埋设过程中必须集中缠绕在一起(为的是减小护管的直径)用金属裹塑波纹管加以保护，防止各管线在施工中被碾压或在沉降过程被硬物压扁和压断。
(图3)管线防护典型结构示意图
4.2.3伸缩钢套管安装
(图4)是伸缩钢套管的安装方法示意图，伸缩钢套管的作用主要是防止波纹护管埋设在结构体内，沉降点沉降时带动波纹护管拉伸的过程中，当产生超过波纹护管本身所能承受的伸缩量时有自由滑动的余地，从而不会因沉降量过大拉断波纹护管。
伸缩钢套管可选用镀锌钢管制做，也可采用直径大一些的金属裹塑波纹管制做。伸缩钢
套管的布置通常每2米布置一个，其长度视沉降点预计沉降量的大小确定。沉降量小套管短些，沉降量大套管长些。
(图4)伸缩钢套管典型结构示意图
4.2.4储液罐和干燥管的防护
(图5)为典型的储液罐和干燥管系统，两根通液管和一根通气管直接连接到传感器探头上，使用两根通液管的目的是为了便于灌液和赶走任何积聚在管中的气泡。使用的液体是防冻液，它能抑制藻类的生长且不易冻结。若在储液罐内液面上再滴入几滴不溶于水的硅油，防止液体挥发，测量效果更好。
使用一根通气管将传感器探头内腔连通储液罐上方空间，使整个系统达到内压力自平衡，以确保传感器不受大气压变化的影响，安装在通气管末端的干燥管用来防止传感器内部受潮。干燥管和储液罐上方联通采用U型管连接，防止液体流入通气管。
通常储液罐和干燥管直接安装在防护箱内，箱内还安装有数据采集装置。采集装置可是单点采集模块或是自动采集单元。防护箱内也可安装多套储液罐和干燥管系统，只是防护箱的尺寸不同而已。防护箱安装在稳定的基准墩上或安装在观测房的墙壁上，按工地现场条件和实际情况决定。储液罐的高程应在安装过程中进行测量和记录。储液罐也可直接安装在墙壁上但不能直接暴露在阳光直射处。
(图5)储液罐和干燥管典型结构示意图
4.2.5灌液步骤和方法
第一步：当传感器探头和通液管、通气管、观测电缆全部按要求埋设好后，将双通液管、
通气管、观测电缆引入储液罐防护箱内，用固定角架将储液罐和干燥管固定在防护箱背面(此
时通液罐是空的，干燥管内装满干燥剂)，然后连接通气管和一根通液管，另一根通液管敞开
为出水口(低于储液罐)，关闭储液罐底部的阀门(如图6所示)。
第二步：将一小段通夜管连接到储液罐的上部，引出防护箱并装一个漏斗，漏斗高于储
液罐，然后从漏斗处(进水口)往储液罐内注入防冻液。注意灌液时要连续不间断，务必不能
有气泡进入灌液导管内。当出水管口有防冻液流出后继续加液(流出的防冻液回收反复用)，
直到出水管口没有空气排出，保证流出的全部是液体后停止灌液(如图6所示)。
第三步：确认出水管口流出的全部是液体后停止加液，移除加液管和漏斗，当储液罐显
示半满状态时堵住出水管口，迅速将出水管口连接到阀门底部接头上，最后打开储液罐的阀
门，若储液罐液面低于60mm时再补些液体，若储液罐液面高于90mm时就再放掉一些液体，
确保储液罐液面在刻度的60mm～90mm之间(如图6所示)。
最后，安装U型通气管，紧固所有接头。再将传感器探头引过来的观测电缆连接到数据
采集装置读取初始读数并记录，安装布置好有线通讯电缆或无线通讯天线，即完成整套设备
的安装。
(图6)灌液步骤示意图
4.3埋设方法
4.3.1 单点埋设
单点埋设指的是单独一套沉降仪系统的的埋设。埋设前先将传感器探头固定在沉降盘上，
接好通液管和通气管。通液管和通气管及观测电缆通常采用弹簧伸缩式，其管线长度应根据 埋设沉降点到储液罐安装的基准墩或观测房之间的距离确定。
通常传感器探头和管线埋设在开挖的沟槽内，有时传感器探头也安装在结构体的表面，
但管线必须埋设在沟槽内。沟槽不能上下起伏，在回填平整的情况下，平底槽应为300到600
毫米深，将沉降盘和管线放在槽底平面上然后用小颗粒土料回填，用于回填的材料应去除粒
径大于10毫米的颗粒，用这种材料应当围绕沉降仪夯实到槽口平面高程为止(见图7)。
在埋设过程中，应当用规范的测量技术来测量沉降盘的高程，同时确认传感器在夯实后
没有遭到损坏。电缆和通液管及通气管全程穿波纹护管保护并在规定间隔长度配装伸缩钢套
管。在任何地方传感器探头和管线都不能高于储液罐。回填沟槽必须在通液管灌液完成，经检查无气泡的迹象后才能进行，如发现任何气泡都需要在回填之前冲洗通液管去除气泡。
为了防止水沿着沟槽形成渗流通道，应分段在沟槽的空隙中填入膨润土。在土坝坝体内的沟槽禁止完全穿透粘土核心部分（如防渗墙）。在沟槽回填土时，当埋层超过600毫米厚时即可正常回填。当测量坝体表面沉降时，所有管线不得外露应避免阳光直射，沿线防止有折弯的地方，必要时在护管或沟槽内通过注入聚苯乙烯泡沫或氨基甲脂酸泡沫等来绝热防止温度变化对液体的影响。
连接从传感器探头到储液罐的通气管时不允许有堵塞现象存在。这可以用真空泵将通气管里抽取成真空，同时观测传感器的读数来校核，读数有变化就是通的，读数无变化就是通气管堵塞现象。安装前不要忘了在干燥管中添加新的干燥剂。
建议在储液罐液面上加少许轻油（推荐用挥发性较弱的硅油），它能够阻止液体表层的挥发，同时应注意干燥管与储液罐之间的U型连接管畅通。将传感器电缆与数据采集装置相连，读取并记录初始读数。
(图7)单点埋设典型结构示意图
4.3.2多点分布埋设
多点分布埋设是在结构体内任意点埋设沉降仪，埋设前请参看设计图纸，熟悉土体沉降计的的布置结构、要求,确定组装和埋设步骤方案。首先应确定各沉降点的安装深度(或高程)，根据各自传感器探头到基准墩或观测房的间距，计算和统计各沉降点配置通液管、通气管、观测电缆的长度，以及波纹护管和伸缩钢套管的数量。
(图8)多点分布埋设平面布置示意图
多点分布沉降点可以在同高程的平面布置如图8所示，也可在不同高程的立体布置如图9所示。但同轴线的垂直埋设不适用CJ-1型液压式沉降仪(水平)仪器，而应选用CJ-1型液压式沉降仪(垂直)仪器，其安装埋设方法也大不相同(参见其使用说明书)。
(图9)多点分布埋设立体布置示意图
5测量与通信
现场手动测量沉降仪，使用VW-103A型读数仪。将测量线快速插头插入读数仪的左边插座，将测量线的各色夹子对应连接上沉降计的输出电缆芯线，红为电源+，黑为电源-，白为信号A，绿为信号B。
现场自动测量沉降仪，使用单点智能数据采集模块或分布式模块化自动测量单元，分别介绍如下：
⑴单点埋设或多点分布埋设若数据各自分散采集，沉降仪自动测量可选用：型号为GDA1901或GDA1902智能模块。GDA1901只能接入一套沉降仪，与计算机通信为RS485有线通讯；GDA1902只能接入一套沉降仪，与计算机通信为GPRS无线通讯。
⑵多点分布埋设(2点～4点之间)数据集中采集，沉降仪自动测量可选用：型号GDA1901(4)或GDA1902(4)智能模块。GDA1901(4)最多能接入4套沉降仪，与计算机通信为RS485有线通讯；GDA1902(4)最多能接入4套沉降仪，与计算机通信为GPRS无线通讯。
⑶多点分布埋设(＞4点)数据集中采集，沉降仪自动测量可选用：型号MCU-32自动测量单元。MCU-32自动测量单元可同时接入32套沉降仪，与计算机通信可为RS485有线通讯或无线通讯以及光纤通讯。其中无线通讯方式有：GPRS无线通讯、数传电台通讯、433电台通讯、无线网桥通讯。
不管采用什么方式测量沉降仪，都需要给数据采集装置供电，供电方式分别介绍如下：
⑴VW-103A型读数仪采用3.7V/3000mAh锂电池。
⑵单点智能模块供电方式可选择：外接7V～25V开关电源供电，太阳能供电(无需控制器)，3.7V/5Ah高容量可充电锂电池。
⑶MCU-32自动测量单元供电方式可选择：外接220V交流电源，太阳能供电。
6 故障检查
6.1电缆故障检查
沉降仪使用的观测电缆的型号为YSPT—4，其电缆电阻值为50Ω/km左右。
用100V 直流兆欧表或用万用表MΩ档测量(红、黑线对绿、白线或对屏蔽线)的电阻值，如果电阻测值非常大或无穷大，电缆可能断开。如果电阻测值非常小，电缆可能是短路。 其表现为数据采集装置不出读数。
6.2 读数不稳定
a) 将电缆屏蔽线与数据采集装置的地线并接；
b) 可能电缆接头处进水，将其剪掉，重新连接；
c) 检查储液罐液位是否正常，有无漏液现象；
d) 检查通液管内是否有气泡，气管是否有堵塞。
7 注意事项
沉降仪安装就位前、后应及时进行测量，保证沉降仪处在正常工作的状态。根据沉降仪编号和设计编号作好埋设高程和初始读数记录并存档。
8验收与保管
用户开箱验收仪器，应先检查仪器的数量(包括附件)及出厂检验合格证等是否与装箱清单相符。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读数仪测量，检查仪器是否正常。
仪器应保管在干燥、通风的房间中。
9附言
CJ-1液压式沉降仪(水平)自出厂之日起壹年内，如性能低于技术条件要求且系属产品质量问题，本公司负责免费维修或更换。
本使用说明由南京葛南实业有限公司编制 使用说明中的型号、参数、公式、文字如遇有修改，恕不另行通告，谨请以最新版本为准。