IP-II系列倒垂（锤）装置

IP系列倒垂（锤）装置是是测定大型工程基础表面位移的手段之一，常与引张线和正垂装置配合使用，具有较高的观测精度，故在水工建筑物水平位移观测中被广泛应用。

我公司生产的IP系列倒垂（锤）装置，其中包括有IP－40、IP－60等型号。

1 用途

IP系列倒垂（锤）装置是是测定大型工程基础表面位移的手段之一，常与引张线和正垂装置配合使用，具有较高的观测精度，故在水工建筑物水平位移观测中被广泛应用。
2 规格及主要技术参数

注：锚块及连杆夹头中心孔径为Ф1mm、Ф1.2mm、Ф1.6mm。

3 结构及工作原理
3.1 结构
倒垂（锤）装置由浮桶、承力杆、浮子、锚块、夹头等零部件组成。

1－垂线；2－测点（安置垂线观测仪或底座）；3－锚块；4－垂线保护管；5－浮桶

3.2工作原理
在垂线观测中，正垂线所测得的是相对位移，倒垂线所测得的是绝对位移，因此，工程中一般正垂线和倒垂线联合使用，将倒垂线的顶部观测点与正垂线的底部观测点置于同一高程（可称为正倒垂线“关联测点”），通过倒垂线来获得正垂线最低点的绝对位移，然后将正垂线上的各观测点的相对位移转化为绝对位移。
3.2.1倒垂线是将铅垂线底端固定在基岩深处，依靠另一端施加的浮力将垂线引至坝顶或某一高程处保持不动，故只能采用多点观测站法，所得观测值即为各测点对基岩深处的相对位移，等于或接近绝对位移。
3.2.2倒垂观测系统包括竖井、蓄液桶、浮体组、承重杆、不锈钢丝和锚块等组成。通常采用1.5~2mm专用不锈钢丝，将钢丝下端锚块固在基岩深部，上部固定在承力杆的夹头上，与浮体相连，利用蓄液桶中液体浮力，将钢丝拉紧，根据浮托原理，钢丝将自动回归铅位置，沿铅垂线不同高程面设置观测点借助垂线仪以此来测定基础表面或某一高程面相对于基岩深部的绝对位移。

4 埋设与安装
4.1 倒垂线钻孔深度宜参照计算结果（设计要求深度）达到变形可忽略不计处，无计算结果时，对混凝土坝可取坝高的1/4~1/2，对土石坝宜深入稳定基岩或坚硬土层，但最小均不宜小于10m。
注：倒垂孔钻孔的垂直度要求高，一般为1‰左右，其值主要取决于钻孔直径和要求的有效孔径(15~30cm)。
4.2 倒垂孔内岩土完好且无腐蚀性地下水时，可不设保护管，仅在孔口部位设置保护装置即可。当需要保护管时，其保护管内径不宜小于10cm，倒垂线防风管内径也不宜小于10cm（参照正垂防风管设置要求）。保护管和防风管的有效孔径不得小于5~10cm。
4.3 倒垂线的安装

    4.3.1 浮体组采用恒定浮力式。
    4.3.2 埋设锚块时，在测线下端固定好锚块，钢丝位于保护管中心。
    4.3.3 浮体组件安装时，使浮子水平、连杆垂直，浮子位于浮桶中心，处于自由状态。使整个浮子没入液体中，但不可触及浮桶底部；若采用其它类型浮子，则调整到设计浮力。
    4.3.4 在距离倒垂孔25cm～30cm的合适位置建倒垂线观测墩，墩面与倒垂线保护管管口齐平。在墩面上用二期混凝土埋设垂线坐标仪的基座底板。
4.4 倒垂施工安装措施
4.4.1 倒垂施工主要工序
倒垂保护管有效孔径测量→灌浆、安装锚块→浮体组安装→坐标仪安装→垂线观测
4.4.2倒垂保护管有效孔径测量
4.4.2.1倒垂保护管测斜采用已上报过的倒垂保护管测斜方法进行量测。
4.4.2.2由全站仪在保护管口定出X方向与Y方向并在管口做出标记，以顺水流为Y轴的正方向、右岸为X轴的正方向。
4.4.2.3量测过程中定专人量测偏差数据，分两次读测直尺读数取平均值，确保数据真实可靠。测绳要把长度标清，记录好所测孔深处的X方向、Y方向的偏差值。
4.4.2.4待测线静止后再量测数据，同时注意避免浮体与桶璧发生碰撞。
4.4.3量测过程中尽量减少附近一些施工振动以免对量测有影响。
4.4.4附量测示意图（记录图参考相关规范）。
4.4.5根据所测数据确定出有效孔径及圆心位置,有效孔径必须大于10cm。
4.5 安装锚块、灌浆 
4.5.1 清理管口周围的杂物以防掉入孔中，然后用潜水泵把管内的水抽干净。
4.5.2 安装好锚块组件、钢丝、灌浆塑料管（1寸管）备用。将灌浆塑料管先在地上拉直一段时间，并根据孔深在灌浆塑料管上标出刻度，保证灌浆管能准确放到垂线管底。
4.5.3 按图纸要求根据锚块的锚固长度，计算好所需的灰浆量。按水灰比0.7：1搅拌成纯水泥浆，要求搅拌均匀，灰浆中不得有超过Φ3～5mm颗粒状物体，要求水泥浆浓度适合，可以顺畅通过灌浆塑料管流入垂线孔即可。水泥浆总量应大于根据护管大小以及设计的灌浆深度计算的总体积。
4.5.4 将灌浆塑料管（不得弯曲）一头缓慢放入孔内，对照刻度与管深，将其放到管底后，提起约10cm。将塑料管上端留出足够位置后割断，插上漏斗，将搅拌均匀的水泥浆均匀持续的灌入管内。灌浆时须计量，在计算灌浆量的基础上增加一定富余，以补充水泥浆凝固后的收缩量。
4.5.5 将锚块和铟钢丝缓缓放入孔底，在确定锚块接触到管底后，将锚块提起约5cm左右，上好钢丝夹件。
4.5.6 对照有效孔径图纸，在钢管上找到Y、X方向四个缺口，用棉纱线两头挂重物（水泥块）卡在四个缺口上，即可将钢管管口按X 、Y方向平均分成四个象限，棉纱线交叉点就是钢管管口所形成的圆的圆心，在图纸上量出圆心到有效孔径中心的X 、Y方向的坐标，就可找到有效孔径中心的位置。反复调节使铟钢丝缓慢移动到有效孔径圆心位置。 
4.5.7 做好铟钢丝的保护措施，派专人看护铟钢丝支架以防造到移位破坏。
4.6 浮体组安装
　  4.6.1 待锚块埋设5天左右，安装浮体组。
4.6.2 安装前拉动铟钢丝，确定铟钢丝已锚固好。
4.6.3 将浮桶等悬挂按设计位置、方向安装好，仔细调节浮桶位置，使其中心对准有效孔径中心。将铟钢丝与夹件装到浮桶上，拉紧后夹稳，灌入变压器油，使浮子浮动起来，调节浮筒位置，使使浮子水平、连杆垂直，浮子位于浮桶中心，处于自由状态。
4.7坐标仪的安装
4.7.1先把垂线坐标仪底板调整水平，使仪器的纵、横轴读数各平行于坝轴线坐标线，坐标仪的读数显示屏面向上游方向。
4.7.2调整垂线坐标仪使观测值处于仪器读数范围的中间值25～30mm附近。
4.7.3安装完成后随即进行观测，测取初始值。
4.7.4做好垂线坐标仪的防护工作，以防廊道渗水、滴水造成垂线坐标仪出现故障，影响观测。
4.8垂线观测
4.8.1观测前，检查垂线是否处在自由状态，若不在自由状态经调整后，待钢丝静止后进行观测。
4.8.2本工程使用光电式垂线坐标仪，每次观测两个测回，观测前检查垂线坐标仪是否处于正常状态，然后进行观测。，读记观测值，取两次读数的均值作该测回的观测值，两次读数差不超过0.15mm。按同样的要求进行第二测回的观测。每测次观测的两个测回，两测回观测值之差不大于0.15mm。
注：垂线观测仪孔径和护管等要求请参考相关规范或设计要求。
4.9防风保护设备
竖井内因空气对流使垂线摆动，所以必须有防风设备。各测点处与廊道相通，垂线也需保护设备防止损坏。因此，垂线外围设有防风保护管，测点上设有防风保护箱，测站上设有防风保护观测室。
4.9.1防风保护管的安装
薄壁塑料具有不锈、轻便、耐久的优点，是最理想的防风保护管。5-6m长的管子可能产生2-3cm的弯曲，因此管的直径不能小于15cm，以保护垂线有10cm活动净空。由于廊道搬运不便，管长以5-6m为宜。安装前先检查管子，管弯曲不能大于3cm。管子的安装顺序也是按由上而下进行的。安装第一节管时，先把上管口的中心对准垂线位置，接着把下管口中心也对准垂线位置，接着固定上下管口。最后在管外用垂线进行检查，如中间有弯曲时，用强制的方法将管调整到正确位置。第二节管子的上口，就直接与第一节管子的下管口接起来，下管口也按接第一节管下口的方法进行，管的中间亦需检查与校正。以下依此类推。
4.9.2测点上防风保护箱的安装
防风保护箱的形式和尺寸根据现场条件由设计制定，以角钢作支撑架，以2-3mm厚的的冷轧板作墙板，作好后，应作喷塑处理，以防锈蚀。
4.9.3防风保护观测室的安装
防风保护观测室的大小应能满足观测操作方便的要求，其长、宽、高至少应达到2×2×2.3m为宜。
4.10其他设备要求
4.10垂线
垂线坐标仪观测的垂线用直径1.2～1.5mm的高强不锈钢丝或铟瓦丝。
4.11油桶及油
油桶的直径和高已定制；作为重锤止动的油最好是浓度小且不冻的锭子油或变压油。
4.12垂线设备的保养
廊道内湿度很大， 垂线设备极易锈蚀， 所以在冬季竖井内干燥时，对设备进行除锈、擦油和刷漆，以延长设备的寿命。