第十一章 仪器埋设及原型观测
11.1 概况
根据招标文件，本工程需要进行仪器埋设及原型观测的工程项目为大坝永久建筑物。
根据以往施工经验，在不同的监测断面布置埋设的观测仪器包括：倒垂设备、强制对中基座、水准标点、经纬仪、自动安平水准仪、渗压计、绕坝渗流观测设备、钢筋计、二向应变计、无应力计、测缝计、基岩变位计等。
11.2 工作内容及工程量
原型观测的工作内容主要包括本合同大坝工程观测仪器设备的采购、运输、验收和保管；仪器安装前的测试率定、安装埋设和维护；施工期观测及资料的整编；观测仪器设备和观测资料的移交等。监测工程量详见表11-1《监测仪器设备工程量清单》和表11-2《监测土建工程量清单》。
监测仪器设备工程量清单
表11-1
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 渗压计 视准线设备 双金属标 倒垂线 项目名称 设备名称 倒垂装置 铟钢丝 收敛观测测桩保护罩 光学垂线坐标仪底盘 光学垂线坐标仪 双金属标组建 强制对中底盘及标盖 水准标及标盖 活动觇牌 固定觇牌 经纬仪 自动安平水准仪 单位 套 m 个 个 台 套 个 个 台 台 套 套 支 数量 2 48 75 2 1 1 6 6 2 2 1 1 4 备注 DC-600B φ1.2mm CG-2A F-1A B-2 M-400C M-450A J2B S3BZ SZ-4 精品文档
精品文档
监测仪器设备工程量清单
续表11-1
序号 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 二次仪表、辅助 及电缆 基岩变位计 应力应变 绕坝渗流观测孔 项目名称 设备名称 观测管 管口保护装置 压力传感器 钢筋计 二向应变计 无应力计 测缝计 传感器及组件 数字电桥 率定器 钢尺式电测水位计 振弦仪器读数仪 五芯观测电缆 四芯屏蔽电缆 电缆热缩接头 集线箱 单位 m 套 支 支 组 套 个 套 台 台 台 台 m m 套 台 数量 85 5 5 6 1 1 1 1 2 1 1 1 2300 1500 2×50 2 备注 UPVC40 GK-4500B DI-25 配DI-25 CF-12 配CF-12 PRM-1 CM CPR6-30M VW-403C YSZW×0.75 BGK2-250V6 采集装置 监测土建工程量清单
表11-2
序号 1 混凝土工程 2 3 4 钻孔 5 6 7 观测房 绕坝渗流观测孔钻孔 基岩变位计钻孔 m m 座 85 8 2 φ110mm φ110mm 4m2 混凝土测墩 倒垂钻孔 双金属标钻孔 个 m m 6 42 13 φ100mm φ110mm 项目名称 设备名称 倒垂测墩 单位 座 数量 2 备注 精品文档
精品文档
11.3 观测工程施工程序
根据本工程观测仪器埋设技术要求及工程施工特点，初步拟定的观测工程施工程序见框图。
观测仪器施工程序框图
图11-1
仪器及电缆订购附件加工
仪器现场室内率定NOOK生产准备阶段向项目监理提交仪器资料、开工申请NOOK室内试安装阶段检查仪器及附件的匹配性、确定安装方法现场测点放样预埋件埋设NO安装、调试、观测OK现场安装阶段监理现场检查、验收观测、电缆保护及竣工移交
11.4 引用标准和规范规程
（1）《混凝土坝安全监测技术规范》（试行）SD336-89（试行）； （2）《国家一、二等水准测量规范》GB12897-91； （3）《土石坝安全监测技术规范》SL60-94； （4）《国家三角测量规范》GB/T17942-2000； （5）《水利水电工程测量规范》DLT202-81；
（6）《大坝安全自动化检测系统设备基本技术条件》SL268-2001。
精品文档
精品文档
11.5 原型观测仪器安装埋设方法与措施
11.5.1 一般要求
（1）在观测仪器设备安装前84天，按施工图纸要求和监理人指示，提交一份观测仪器设备采购计划，报送监理人审批，其内容包括仪器设备清单、各项仪器设备的采购时间和计划安装时间。
（2）在采购合同签订前56天向监理人报送拟采购的仪器设备详细资料，经批准后方可采购。根据工程施工进度，提前订购仪器及电缆，仪器及电缆订购量以满足一定的施工时段为原则，避免存放过久。
（3）在仪器埋设前56天将观测仪器设备的安装、埋设及维护的施工措施详细说明报送监理人审批，内容包括安装埋设方法、埋设时间以及与工程施工进度的协调、施工期维护措施等。在监理人的直接监督下进行全部埋设工作，及时向监理人报告埋设中发生的问题，并提供有关质量检查记录。
（4）对埋设的全部设备、电缆、控制标点等进行统一编号，并建立档案卡片，绘制埋设竣工图，报送监理人。在整个施工期直至竣工验收前，保持仪器编号数字的清晰。
（5）将观测仪器设备的埋设计划列入建筑物施工进度计划中，防止建筑物施工与观测仪器设备埋设段间的相互干扰。在施工过程中对埋设点要进行测量放样。并做好明显标志，同时设现场监护看守及必要的保护装置，防止一切观测仪器设备、电缆受到机械或人为的破坏。
（6）依据设计图纸进行仪器设备选型，要求该仪器设备性能稳定，已在相应的大型水利水电工程中有成功的工程实践。对仪器的选购由专业工程师负责，经监理人批准后，按设计图纸和技术规范要求进行采购，保证仪器规格、型号、技术指标等均满足设计要求，并按照有关规范要求对全部仪器进行相应的率定测试，测试记录存档备查并上报监理人。
（7）提前20天做好各种附件的加工，并在仪器埋设前7天，先在室内试安装，发现问题，及时改进。
（8）仪器运抵现场后，在仪器埋设前，提前一个月对仪器进行现场温度及力学等性能率定，温度性能率定采用恒温水箱进行。
（9）仪器率定后，按监理人批准的仪器编码系统，对各种仪器进行统一编号，并
精品文档
精品文档
建立档案卡片。
（10）根据灌浆施工进度，向监理人提交仪器埋设开工申请表，监理人审核批准后，方可进行仪器埋设施工。
（11）严格按照招标文件、技术规范要求进行仪器设备的埋设施工、原型观测及资料整理、报送。
11.5.2 安装埋设前的准备工作 11.5.2.1 仪器的采购、运输和储存
采购符合设计要求、性能稳定、质量可靠、精度符合要求的仪器设备，仪器出厂时，应用兆欧表分别检查每根芯线与仪器外壳之间的绝缘电阻，阻值应大于500MΩ，用万用表检查电缆的每根芯线，是否有断线。仪器设备在运输过程中，轻拿轻放，平稳放置，避免受挤压、撞击和振动。仪器储存在干燥、无腐蚀品的仓库中，禁止其它人员翻动仪器设备，以免损坏。 11.5.2.2 仪器的测试、率定
仪器在出厂时必须经过严格检验，购买仪器后还需要对其率定，以检查仪器的准确度及是否损坏或失灵。仪器经过测试、率定后才能安装、埋设。 11.5.2.3 技术准备工作
仪器安装人员要熟悉设计图纸、技术规范、仪器使用说明书等技术资料，了解工程的体型、结构、土建施工进度计划等。 11.5.2.4 仪器电缆的加长及编号
仪器使用的水工电缆，用专用的热缩套管进行连接，每支仪器在安装前检查其常温绝缘电阻是否大于50MΩ，电缆联接前，先套上大、小热缩套管，用松香和锡焊接每根芯线，也可以用电炉将锡条融化，芯线接头在融化的锡液中蘸一下。芯线焊接完成后，用热风枪吹小热缩套管使其紧缩，再用热风枪吹大热缩套管使其紧缩，然后用兆欧表测试其绝缘电阻，若小于50MΩ，应切去接头重新焊接。
每支仪器按图纸要求的设计编号每20m电缆编一个号，电缆的两端至少各编一个号。编号用纸写上设计编号卷在电缆上，用透明胶带缠紧。
精品文档
精品文档
11.5.2.5 土建施工准备和其它准备
土建施工准备工作在仪器安装前均应完成，如基岩变位计、双金属标、绕坝渗流观测孔及倒垂设备的钻孔，测缝计套筒的锚固等，均应提前完成。另外安装工具如兆欧表、万用表、塑料焊枪、电烙铁、钳子、扳手、螺丝刀等均应提前做好准备。 11.5.3 主要观测仪器的安装埋设方法 11.5.3.1 表面变形监测点
（1）表面变形监测点标墩为现浇钢筋混凝土墩，表面变形监测点标墩高于地面1.2m，在基岩或原状土层（本土层）埋深0.5 ～1.3m。
（2）标墩顶部设置强制对中盘。
（3）埋深时，强制对中盘应调整水平，其倾斜度不得大于4°。
（4）水准测量标志为不锈钢标志，在边坡开挖至设计安装水准标志测点的高程后，随即设置相应的水准标志。边坡上的每个标点应在规定位置和高程的20mm内设立。已经安装好的每个标点的周围应设置合适的保护设施，以防边坡继续开挖和修坡的落石损坏。
11.5.3.2 收敛测桩保护罩
（1）收敛观测断面应紧靠掌子面布置，距离不得超过1m。 （2）安设计要求布置测点（线）。
（3）清除测点埋深处的松动岩石，用钻孔工具垂直洞壁打孔，孔径视测桩大小而定，埋深深度不易大于20cm。安装必须牢固，外露挂钩圆环（或球头、锥头），应尽量靠近岩面，不宜出露太长。
（4）测桩埋设好后，接着安装上测点保护装置（保护罩）。保护罩应有足够的钢度，安装要牢固。
11.5.3.3 基岩变位计安装
（1）钻孔
钻孔采用地质钻机钻孔，取岩芯，并做地质描述。钻孔孔径110mm，严格按照设计要求的孔位孔深施钻，孔位偏差不得大于20cm，孔口0.6m段同轴线扩大至不小于130mm（具体视仪器尺寸确定）。当钻孔穿越破碎带时，必须进行灌浆处理。钻孔完成后应冲洗干净，保证孔壁光滑畅通。钻孔施工和洞挖、钢筋安装施工应协调安排，不影
精品文档
精品文档
响其它工程施工。
（2）装配和安装
仪器安装前首先进行孔口密封，并将保护管放入钻孔中，用砂浆回填，固定保护管。待孔口砂浆凝固后装配测杆和锚头，测杆与测头部分应密封好，以防灌浆时浆液流入测杆保护管。将测杆、锚头、灌浆管和排气管放入钻孔中，接在连接管上，固定测杆，并接入压浆机。
基岩变位计的测杆和PVC护管的各接头应连接牢固，并逐段向孔内送进。安装过程中应在护管和测杆上编号，以防混淆。
（3）灌浆
测杆和护管及灌浆管安装就位后，用水泥浆进行全孔灌浆，灌浆浆材的水灰比为0.5：1，灌浆压力为0.2MPa。灌浆利用压浆机将水泥浆灌入钻孔中以锚固锚头，灌浆直至水泥浆从排气管中排出，并保持一段时间，停止灌浆。待水泥浆凝固后安装孔口装置：取下灌浆管，将传感器和测杆连接，调节传感器量程至适当位置，锡焊连接传感器和外引电缆线，装上保护帽。 11.5.3.4 测缝计安装
（1）在设计位置进行钻孔，直径不小于90mm，孔深1m。
（2）在孔内填满水泥砂浆，砂浆应有微膨胀性，将带有加长杆的套筒挤入孔中，使筒口和孔口平齐。
（3）混凝土浇至高出仪器埋设位置20cm时，挖去捣实的混凝土，打开套筒盖，取出填塞物，旋上测缝计，回填混凝土。
（4）混凝土浇筑时，守护人员应加强保护，避免混凝土拌合物直接冲击仪器。 11.5.3.5 钢筋计安装
（1）钢筋计与钢筋的连接接头要求满足同级别、同直径的要求，仪器安装前，应除去表面的铁锈，以保证和混凝土良好结合。
（2）安装、绑扎带钢筋计的钢筋，将电缆引出点朝下。
（3）将钢筋计与钢筋焊好，应保证中心线对正，必须由技术水平较高的焊工完成，专业人员现场及时检查，如发现有焊接质量较差的部位必须重新焊接。
（4）焊接时仪器两端要包上棉纱并不断浇冷水，直至焊接完毕，钢筋冷却至常温，
精品文档
精品文档
焊缝在发黑（未冷尚红）之前，切忌浇上冷水，焊接过程要不断监测仪器温度，不超过60℃。一般可控制在30～40OC以内。
（5）装有钢筋计的钢筋不能做为电弧焊的地线连接。
（6）混凝土入仓应远离仪器，振捣时振捣器至少应距离钢筋计0.5m，振捣器不可直接插在带钢筋计的钢筋上。 11.5.3.6混凝土应变计安装
（1）按设计要求，先测量放样，确定应变计的高程、埋设位置。应变计应严格控制方向，埋设仪器的角度误差应不超过1°。
（2）当混凝土浇筑到距仪器高程20cm时，用自制的无底保护箱将埋设点围起来，平整底面，预埋固定应变计的支架。
（3）人工回填同标号的仓内混凝土20cm厚，剔除混凝土中8cm以上的大骨料，达到埋设高程底部，用汽油或甲苯将仪器两凸缘盘擦净，在将仪器固定在支架上，仪器安装好后，控制好方向和角度。
（4）在保护箱内分层回填混凝土，并用插钎人工捣实，直至仪器全部埋入。 （5）混凝土下料时应距仪器1.5m以上，振捣器不得接近应变计1.0m范围以内。 （6）在回填和振捣过程中应随时检查仪器的角度和方向，有位移应及时调整，并同时观测电阻和电阻比，一经发现损坏，即刻更换仪器。
（7）在仪器顶部再覆盖一层50cm厚的混凝土，捣实后取出保护箱。 11.5.3.7 无应力计安装
（1）用无应力筒自带的铅丝将无应力计固定在隔离筒的中心位置，尽量无倾斜，且固定要牢固，以免砼注入后有较大变形，影响观测精度。
（2）将系牢应变计的无应力计隔离筒用辅助钢筋架立在埋设点位，距相邻应变计1.5m。
（3）待混凝土浇至仪器埋设高程后，将系牢应变计的无应力计隔离筒筒口朝上，调整好筒体方向，使筒体中心轴垂直水平面。
（4）用中、细石混凝土由上口填入筒内，混凝土切勿掉入内外筒之间的缝隙中，以人工捣实或小型振捣器振实，注意不要伤及仪器。
（5）当筒内混凝土浇至离筒口5cm时，将橡皮圈防于法兰盘上，盖上顶盖，对称
精品文档
精品文档
上紧螺栓，随后用混凝土将无应力计筒覆盖，振捣时不得损伤无应力计。
（6）无应力计埋设后，应在仪器旁插上标记，继续浇筑混凝土时必须对仪器加以保护，防止振坏或位移。 11.5.3.8 电缆埋设安装
（1）测力计外接电缆的联接应严格进行硫化处理。
（2）电缆走线敷设时，应严格按照电缆走线设计图和技术规范施工，尽可能减少电缆接头。施工期缆临时走线，应根据现场条件采取相应相应的敷设方法，并加注标志，注意保护，选好临时观测站的位置，观测电缆的保护要有切实可靠的措施。 （3）在电缆走线的线路上，应设置警告标志。尤其是暗埋线，应对准暗线位置和范围设置明显标志。设专人对观测电缆进行日常维护，并健全维护制度。 （4）电缆敷设过程中，要保护好电缆头和编号标志，防止浸水或受潮；应随时检测电缆和仪器的状态及绝缘情况，并记录和说明。
（5）电缆安装后必须绘制电缆实际走线图，绘制误差不得大于30cm。走线图须在电缆覆盖前提交监理人。 11.5.4 仪器安装埋设记录
每支仪器安装后均应及时做好安装记录，安装记录包括以下内容：仪器的类型、型号；位置和高程；安装日期和时间；天气、温度、降雨等情况；安装期间周围施工状况；钻孔记录、有地下水时记录地下水位；安装过程中的安装记录、方法；安装过程中的异常情况；图示仪器位置、电缆位置、仪器安装详图及使用材料；安装期间的调试及测试资料等。
11.5.5 电缆的敷设和保护
（1）仪器安装埋设完成后即可敷设电缆，电缆敷设的好坏直接关系仪器的精度和完好，必须认真做好电缆敷设，确保电缆无破损、无断线。
（2）施工过程中特别要注意电缆的保护，钢筋安装、模板安装、混凝土浇筑过程中都要注意爱护电缆，在进行电焊和气焊作业时应特别注意电缆不受烫伤，在混凝土振捣时，振捣器不应直接接触钢筋和模板。施工中若发现电缆有破损现象，应及时处理。
（3）电缆连接后，在电缆接头处涂环氧树脂或侵入蜡，以防潮气渗入。
精品文档
精品文档
（4）为确保观测仪器电缆在施工过程中和钻孔灌浆时不被损坏，将电缆穿于PVC管中进行保护。每根电缆在埋设处汇在一起从隧洞上部引向洞外，顶拱混凝土浇筑时应预埋边墙和底板中的仪器电缆。
（5）电缆在过缝时，应做过缝处理，在套管中应多留5～10cm的电缆。 （6）未浇入混凝土的电缆，在施工现场应放于保护箱中或挂在高处，端部不应受潮或浸入水中，砼浇筑前，应仔细检查电缆有无损伤，如有损伤应及时仔细处理。 11.5.6 砼浇筑时仪器保护
砼浇筑对仪器影响很大，浇筑时，监测人员昼夜值班，每班两人现场观测和看护仪器，混凝土振捣人员在仪器埋设附近处应特别小心，振捣器应距仪器60cm以上，严禁砼直接撞击仪器，严禁振捣器碰撞仪器，严禁振捣器在仪器埋设附近直接振捣钢筋和模板。守护人员在仪器被砼覆盖厚度60cm～100cm以前，随时看护仪器，不得离开。 11.5.7 基准值的确定
（1）渗压计在安装后30分钟，读数稳定后读取基准值。
（2）多点位移计由于测杆存在弯曲现象，在灌浆后两天内不稳定，一般取第三天的数值为基准值。
（3）测缝计和无应力计以砼终凝时的测值作为基准值。
（4）钢筋计一般取砼固化后钢筋和钢筋计能够随周围材料变形时的测值作为基准值。
11.6 仪器观测
11.6.1 观测工作原则
（1）观测测量器具有足够的精度。 （2）观测仪器有足够的灵敏性和可靠性。
（3）观测工作应遵守“四无”、“三随”、“三固定”的原则。“四无”即无缺测、无漏测、无不符精度、无违时；“三随”即随观测、随计算、随校对；“三固定”即时间固定、仪器固定、人员固定。 11.6.2 观测方法及要点
精品文档
精品文档
（1）用电桥测取每支仪器的电阻和电阻比，观测时，当电阻比变化超过3个数字时，应将黑兰芯线和白绿芯线交换接线柱，进行反测。
（2）测读时应格外小心，以确保观测资料的可靠性。每次观测时前几次的读数应随时用来对比，用以检验观测结果的变化或由于仪器的失灵引起的异常。
（3）当第一次读数出现异常或可疑现象时，应进行复测，并与第一次读数同时记录下来，下次测试时必须特别复查。 11.6.3 观测频率
钢筋计、无应力计、测缝计在埋入混凝土后48h之内，每3h观测1次，第3～5天，每6h观测1次，第6～15天，每12h观测1次，第16～30天，每天观测一次，之后无异常情况下，每周观测一次。
渗压计、多点位移计安装后，应及时观测，每15分钟观测1次，至少观测5次，以取基准值，以后观测同其它仪器。在有异常情况时加密观测。
测斜仪，仪器埋设完毕即开始读数，每天观测一次，连续观测三天。以后每月观测三次，在有一次情况时加密观测。
锚杆压力计，在边坡开挖期间每周一次，以后每月一次；锚索测力计，锚索张拉过程中同步观测，锁定后一小时内每10分钟观测一次，一周内每天观测一次，以后每月观测三次。
仪器安装前应至少测读一次，在混凝土浇筑过程中应随时观测。
11.7 观测仪器设备的维护、保养
所有观测仪器设备都应做好维护工作，定期进行保养。现场放置的集线箱应仔细做好电缆接头的连接，每次观测后应拧上集线箱的旋转钮保护盖，集线箱应防水、防潮。电桥应定期进行充电，电压低于11V时应立即充电，放置较长时间不用时，应每半月充电1次，电桥在充电的时候，严禁开机、关机。
11.8 原始资料的要求
观测资料的原始记录，应用钢笔填写，内容齐全、干净、整洁，填写错误时，不能涂改，应用横线划去，在右上角重新填写。当缺测时应注明缺测原因。
精品文档
精品文档
11.9 观测资料整理
（1）认真填好观测资料记录表格，每次观测时，应在现场检查观测作业方法是否符合设计及规范要求，有否缺漏现象，资料记录是否准确、清晰、齐全。
（2）利用计算机建立观测记录文件，并将仪器参数、基准值输入计算公式，每次观测后，将观测数值输入相应记录表，并计算出相应的物理量。
（3）根据观测数据可以做物理量过程线和温度过程线，考察温度、观测物理量的变化，初步判断是否存在变化异常值。
（4）观测记录表、仪器使用说明书、仪器出厂鉴定资料、测试率定报告按仪器种类存档分放整齐。
（5）观测资料应及时进行整理，并按期向监理工程师提交。 （6）建立仪器设备档案
应包括以下内容：仪器名称、生产厂家、出厂编号、规格、型号、附件名称、合格证书、使用说明书、出厂资料、有关参数、初始读数等。
观测数据处理将使用电子计算机处理系统，处理系统示意如下：
精品文档
精品文档
11.10 仪器埋设质量保证措施
（1）建立建全质量保证体系。观测施工及观测过程中，将严格执行ISO9000质量体系程序文件，使观测过程处于受控状态，确保观测质量。
（2）建立生产技术、质量管理机构。选派多年从事安全监测工作、责任心强、技术水平高的技术人员担任本项目的管理干部，建立以责任工程师为质量管理主管责任人的责任制。各岗位配备足够的具有丰富观测经验的技术人员，加强技术、安全培训，强化质量、安全意识，上岗人员必须经过考试合格后，持证上岗。
（3）仪器存放的仓库禁止无关人员进入，仪器搬动时轻拿轻放，安装埋设时小心、仔细进行。
（4）要求从事本项工作的主要技术人员熟悉现场施工情况，按照现场施工情况及时制定观测技术方案，使参加本项工作的每一个人都清楚了解各项目观测设施和本人的职责。
（5）所有的仪器设备安装必须在白天进行，在光线不足时适当增加照明。 （6）严格按照规范和监理工程师及设计要求施工
施工过程中仪器设备埋设安装严格按照监理工程师批准的设计图纸、通知及要求进行，并接受监理工程师的检查，各项观测的仪器率定、电缆联接、仪器埋设、数据采集及资料整理严格按照规范和国标执行，做好各项技术项目的原始记录，定期整理存档。对施工中存在的问题，努力做到“早发现、快处理”，并及时向有关部门和监理工程师报出书面情况汇报和处理意见。
（7）加强仪器仪表的检验
对埋入的仪器在埋入前严格按照国标进行率定，不合格的仪器一律不使用。在仪器埋入后，结合观测工作，定期进行仪器埋入后的检查，对测不稳或埋入后失效的仪器，认真做好检查记录工作。认真执行计量管理制度，定期对二次仪表进行自检和送计量局检验，加强对仪表的管理和维护，确保采集数据的可靠性。
精品文档
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容