开封市马家河综合治理工程邻近、下穿郑开城际

1.项目简介
开封市马家河综合治理工程(晋安路宋城路段蓄滞洪工程)是上游黑岗口引黄灌区调蓄水库的下游配套蓄滞洪工程，工程位于开封新区与开封老城的交汇处，在马家河北支晋安路至宋城路之间，占地约1323亩。项目纳入《开封市城市总体规划( 2010-2020)》《开封市水系总体规划》。2017年5月取得取水许可 , 2018年4月取得开封市发改委项目立项核准，2019年5月开工建设。建设内容包括滞蓄洪工程、建筑物工程、防渗工程，液压坝工程。通过扩挖马家河河道左岸至西干渠形成滞蓄洪库区，用以调蓄上游洪水。

图1.1 下穿位置示意图
根据施工文件中施工影响范围和施工与铁路的位置关系，结合相关规范，本项目变形观测范围为郑开城际铁路***-***#桥墩，共计17个监测桥墩，基准点为***#桥墩，本次沉降监测采用高精度的磁致式静力水准仪。
2.设备安装及调试
静力水准仪的安装至关重要，正确的安装才能保证精度要求。
磁致式静力水准系统包含磁致伸缩传感器、静力水准仪储液罐、底板、管接头、干燥管、通气管、通液管、接长管接头、生胶带等。安装时打开包装后,先查看文件资料，再清点数量，分类摆放便于安装。
在安装前根据设计配置各设备的地址（出厂黙认的地址是1，可使用WIFI串口工具与APP修改地址），根据设计方案，选定测点与相对基准点的安装位置，基准点与沉降观测点尽量处于同一水平面上。为充分利用其量程范围，一般基准点可略低于沉降观测点（一般为量程 20%左右），安装常用工具及材料如下：
表2.1 安装工具及材料表

静力水准仪安装工具及所用材料
调节扳手（11mm）	活扳手（150mm 长）
六角螺丝刀（M4）	圆点水平仪
剥线钳	大一字螺丝刀（1.5cm 宽）
万用表	十字螺丝刀（1.5mm）
记号笔	微型水泵 （配备电池）
膨胀螺栓（M8）	水桶（直径小于 40cm,容积大于 10L）
量杯（150ml 以上）	防水胶布
冲击撞	WIFI 串口工具
针筒（20mL） 漏斗	漏斗
植筋胶	硅油

2.1 测墩支架安装
先测量桥墩到箱梁的高度，根据项目工地情况预制底座，使底座固定后仪器设备大致处于同一水平高度。各仪器墩面高程需用水准仪找平,允许高差+5mm。标记支架安装位置（同一水平高）及安装孔位，将预制好的底座利用植筋胶粘到桥墩顶上，使底座的另一端露与箱梁中，保证底座与墩顶平面垂直。 图2.1 底座及支架安装情况图
待底座稳固，将预制的支架用植筋胶粘于底座上，按压，待支架稳固后松开手。
2.2 首尾端设备器件更换
将首尾两端设备的一侧边的通液口器件与通气口器件更换成“一字堵头”。
2.3 设备固定 
在支架上固定外六角螺栓，并旋入调节螺母至底。将设备固定孔位对入外六
角螺栓放置，旋入垫片、螺母。在设备顶部放罩圆点水平尺，调节“调节螺丝”
使设备处于水平状态，手动旋紧螺母。
设备安装。为保证测量的质量及效果，安装前应事先用水准仪放点，确保传感器的安装高程大体一致。将磁致伸缩液位传感器测杆上的定位锁紧环卸下,取下浮子,测杆插入储液筒.上端盖M18x1.5螺纹孔中旋紧,再将取下的浮子按原方向复位(有CN标记的半球在液面之上) ,锁紧环复位(固定在距测杆端头约19mm处即可。最后将装好传感器的储液罐上端盖旋紧。 图2.3 设备固定情况图
2.4 架设液、气管及电源通讯线 
剪切好适当长度的液、气管、通讯电源线（拉直，气管与液管适当留长便于
充液），架设在保护线管上（管线不要拉紧）。并将设备通气、通液口器件的螺套套入通气管（将通液管与通气管口扩充至适合通液口的大小），气、液管做好密封，并标识区别好气液管。
（1）连通管安装
按各测点之间的管线路径长度顺序铺放连通管，并与各传感器接起来，连通管材料为透明PU软管。用热水泡涨后接入设备连接口，然后用螺丝锁死。管路铺放时注意管子理顺拉直，中间尽量不让管路走弯道，保证压力能快速传递。静力水准仪之间的连通管需计算好最佳长度，防止沉降发生时，液位管长度不够，导致液位管与储液罐连接处出现松动，发生漏液现象。 图2.4 液、气管及电源通讯线架设情况图
（2）通气管安装
根据各测点间的距离，截取通气管，并全部串接起来。静力水准系统一端储液罐的气管采用三通与干燥管连接，另一端用直角弯通连接。
2.5 加液与连通 
（1）设备加液：加液前先堵住设备通液口（使用6cm长的通液管对拆固定当作临时堵头），打开设备上盖，将量杯盛130ml防冻液，使用漏斗沿设备管内壁将防冻液缓慢倒入（注意通气口不要有残留液体），把上盖放置上设备（暂不旋紧螺丝）。
（2）连通管充液：加液前应用酒精浸泡、清洗液位管和储液罐。把首尾两端静力水准仪的气口打开,将其形成高低差。将充足的防冻液倒入设备，将通液管一头连接水泵出水口（需密封），放入到水桶底部后微抖动（将通液），通液管另一端放在容器里，作盛液准备。启动水泵至通液管另一端流出的液体无气泡时（需注意水泵的进水口不要离开液面）。
加液一般是从首测点进行灌注,测点较多时也可从中间测点向两端注入液体。加液时应注意缓慢加入,不间断,压力足够大。不断观察系统内的液位高度,当液位达到储液罐标线时停止充液,并完全排出系统内的空气和气泡,然后通过调整仪器底座高度找平。
（3）通液管和通气管连通：将已通液的通液管剪切掉多余的管，拨掉通液口堵头时快速将通完液的通液管连接至通液口，并旋入螺套，使用扳手旋紧至看不见通液口的螺牙。将通气管一并连接至通气口并旋紧螺套。 图2.5 现场充液情况图
2.6 线缆和MCU连接 
按各测点之间的管线路径顺序铺放通信线缆。线缆按接线顺序接入测点仪器和MCU内。MCU通过线缆或是无线传输连接到观测机房。 图2.6 线缆连接情况图
静力水准系统属于精密测量仪器,温差过大会导致仪器内的液体产生热胀冷缩现象,从而导致测量出现偏差。故需要对仪器和连通管进行保温处理。同时为了防止通信电缆裸露在外面容易受到破坏，也同样需要强化保护。可用φ90mm的聚氯乙烯保温材料整个套在静力水准仪上,并将上口用塑料扎带扎死。如果静力水准系统用于室外,可再制作专用的金属仪器保护箱，并在里面填充发泡材料,充当隔热层。然后将静力水准仪套在里面,既能保护设备,又具有隔热功能。连通管可用φ30mm的聚氯乙烯保温材料进行保护。同时将通信线缆穿入φ20mm的PVC管,防止线路被破坏。
2.7 系统连接调试
制作好防水接头接线并连接到设备，根据采集器及电源（DTU等设备）位置，从首端或尾端的设备连接至采集器与供电电源（如系统中的通讯线大于200米时，需考虑在前后端加载120Ω电阻）。设置好平台与采集器的采集上传频率（初安装时采集频率可设置5分钟一次）。通过平台等设备查看各设备的液位值是否已稳定（也可通过WIFI串口工具加APP 查看），液位稳定后各设备液位最高的与最低的相差大于2cm，液位平均高度在120-130mm，通过调节“调节螺母”或支架使液位差小于2cm。调整后紧固设备与支架加固杆的安装螺丝螺母（保持设备水平）。
BK-J02磁致式静力水准仪输出为数字信号，因设备本身不具有存储功能，需要配备BK-C01系列数据采集仪(BGK-Micro-40)，也可配接其它有RS485下位机接口的数据采集仪。计算机通过RS485转换器，依次连接多台 BK-J02系列静力水准仪，采用轮询的方式，对总线上的设备轮流进行通讯。
2.8 系统基准取值 
系统基准值应在系统环境温度稳定时，该数据记录做为基准数据。
3数据采集与供电
（
静力水准仪的数据采集，采用BGK-Micro-40型数据采集仪，配合知物网云平台并完成相关的数据处理。
本方案中有18台静力水准仪，需占18个测量通道，因此需配备24通道BGK-Micro-40数据采集仪1台。
为适应数据的远程传输，还需配备无线数据传输模块1块。
  （
因高速铁路周围太阳能设备威胁高铁线路安全，为大大减小对高铁线路风险，本次采用电瓶供电。每块电瓶12V，共24V电压。
4预警值和监测频率设置
打开电脑，登陆密码账号，进入知物网平台，配置结构物，结构物里的设备要与现场设备的模块号一致，设置数据采集间隔后，点击调试，设备返回数据则配置正确。然后配置监测点和基准点，配置完成后可实时查看数据。
（1）监测频率设置
监测设备设置为每1小时采集一次数据，每天采集数据24组。
在“集成”中，找到该项目结构物，进入结构物进行配置，在设备组网中，配置采集策略，监测频率设置为2小时。
采集的数据通过连入的数据采集仪MCU进行采集，经通信电缆传输到数据传输模块DTU中，DTU通过物联网无线传输到知物网云平台。 （预警值设置
《公路与市政工程下穿高速铁路技术规程》第3.0.3条规定：受下穿工程影响的高速铁路桥梁墩台顶位移限值应符合下表规定
表2.6.1 受下穿工程影响的高速铁路桥梁墩台顶位移限值

轨道类型 墩顶位移	横向水平位移 （mm）	纵向水平位移 （mm）	竖向位移 （mm）
有砟轨道	3	3	3
无砟轨道	2	2	2

本次科研实验垂直位移按3mm控制，告警等级采用二级预警。
点击“监控”，进入告警策略管理，选择项目名称，结构物，告警接收人等信息。当垂直位移值为2mm时，通知监测单位、设备管理单位、施工单位，应调整采用间隔，加强监测频率，分析原因，施工单位谨慎施工；当位移值为3mm时，通知监测单位、设备管理单位、施工单位，施工单位应立即停止施工，分析原因并解决问题，监测单位应调整采用间隔，加强监测频率。