工程变形监测：垂线法及装置实物图

2023-08-20 理论教育版权反馈

【摘要】：图4.25 正垂线装置实物图正垂线的基本原理是: 将钢丝上端固定于建筑物的顶部，另一端悬挂重锤，通过竖井放至建筑物的底部，将重锤置于装满稳定液的桶中，使得钢丝稳定，以此来测定建筑物顶部到底部的相对位移。倒垂线观测前，应检查钢丝是否有足够的张力，浮体是否与桶壁接触，若接触，则应将浮桶稍许移动，直到两者脱离接触为止，以确保钢丝铅垂。图4.26 倒垂线装置实物图

正(倒)垂线用来精确测量垂直方向一系列测点间的水平相对位移。垂线的应用包括监测大坝、坝基、核电站、桥梁、高架铁路及桥墩的位移，监测建筑物基础和结构的位移。图4.23所示为垂线观测装置实物图。

垂线测量分为正垂线和倒垂线两种形式。正垂线通常用于建筑物水平位移监测、倾斜监测和挠度监测。倒垂线通常应用在岩层错动监测、挠度监测或用做水平位移的基准点。图4.24所示分别为正垂线和倒垂线工作原理示意图。

图4.23 垂线观测装置实物图

图4.24 垂线工作原理示意图(左图为正垂线，右图为倒垂线)

操作者移动机械读数盘左右两边读数尺上各自的游标，用它们同时对齐垂线和视准点，读取游标在读数尺位置上的刻度，然后通过随读数盘提供的图表把读数换算成垂线位移量。现代垂线观测仪采用线阵CCD传感器实现自动读数，两方向上坐标精度优于±0.1mm。

4.6.1 正垂线

正垂线装置的主要部件包括悬线设备、固定线夹、活动线夹、观测墩、垂线、重锤及油箱等，如图4.25所示。

图4.25 正垂线装置实物图

正垂线的基本原理是: 将钢丝上端固定于建筑物的顶部，另一端悬挂重锤，通过竖井放至建筑物的底部，将重锤置于装满稳定液(如废机油)的桶中，使得钢丝稳定，以此来测定建筑物顶部到底部的相对位移。实际工作中，为了减弱风力对垂线稳定性的影响，同时为了保护垂线，正垂线应设置保护管。

正垂线的观测方法有多点观测法和多点夹线法两种，前者是利用同一垂线在不同高程位置上安置垂线观测仪，以坐标仪或遥测装置测定各观测点与此垂线的相对位移值; 后者是将垂线坐标仪设置在垂线底部的观测墩上，而在各测点处埋设活动线夹，测量时可自上而下依次在各测点上用活动线夹夹住垂线，同时在观测墩上用垂线坐标仪读取各测点对应的读数，适用于各观测点位移变化范围不大的情况。

4.6.2 倒垂线

倒垂线装置的主要部件包括底孔锚块、不锈钢丝、浮托设备、孔壁衬管和观测墩等，如图4.26所示。倒垂线的主要工作原理是: 将钢丝的一端与锚块固定，并埋设于建筑物基础深层，而另一端与浮托设备相连，在浮力的作用下，钢丝被张紧，只要锚块固定不动，钢丝就始终处于同一铅垂线上，从而提供一条稳定的竖向基准线。

倒垂线的保护管(孔壁衬管)一般采用壁厚5～7mm的无缝钢管，其内径不宜小于100mm。由于倒垂的孔壁衬管为钢管，因此各段钢管间应用接管头紧密连接，以防止孔壁上的泥石污物落入孔中，有效地阻止钻孔渗水对倒垂线的损害。

浮托装置是用来拉紧固定在孔底锚块上的钢丝，并使钢丝位于铅垂线上的设备。浮体组一般采用恒定浮力式，浮子的浮力应根据倒垂线的测线的长度来确定。浮体安装前，必须进行调整实验，以保证浮体产生的拉力在钢丝允许的拉力范围内。浮体不能产生偏心，合力点要稳定，承载浮体的油箱要有足够大的尺寸。

倒垂观测墩面应埋设有强制对中底盘，供安置垂线观测仪。为了有利于多种变形监测系统的联系，倒垂装置最好能设置于工作基点观测墩上。

倒垂线观测前，应检查钢丝是否有足够的张力，浮体是否与桶壁接触，若接触，则应将浮桶稍许移动，直到两者脱离接触为止，以确保钢丝铅垂。待钢丝静止后，用坐标仪进行观测。

图4.26 倒垂线装置实物图

工程变形监测：垂线法及装置实物图

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