井点降水管成活率测试仪的研制与应用

1　引言

在建筑行业的土建工程中,由于地下水位偏高,往往会影响施工质量。因此,在施工的前期,一般预先在基坑的四周打下一排直径25mm左右六至七米长的铁管,与真空泵连接,抽吸地下水,降低施工现场地下水位。这种铁管就称为井点管。但在降水中,往往会发生井点管淤塞或破裂现象,从而造成“死管”。以前判断井点管是否成活多采用人工检测法,将耳朵贴在井点管管壁上,通过听管内水流声;手扶管壁感觉振动;夏冬季节摸管子冷热、潮湿等简便办法进行检查以确定成活率。这些方法人为因素较多,不能准确反映井点降水效果及井点管成活率,为此我中心受施工单位委托研究开发了一套井点降水管成活率测试仪。经现场使用,效果良好,得到了使用单位的认可,属国内先进,目前正在申请建筑行业的专利。

2　开发及研制过程

为了达到检测要求,作了大量调查研究,先后设计几种可以实施的方案和做现场试验。

2.1　两个技术方案的设计

欲成功研制新型检测仪,必须了解欲检测对象工作状况,检测信号的幅值大小,检测信号的物理量属性,频带宽度等。降水管在真空泵抽吸地下水工作过程中如果是“活管”则一定有水在管子里流动,当水在管中流动时,必然会发生摩擦而引起管子的振动;如果是“死管”则不会产生振动。这一点是分析问题的基本出发点之一。分析问题出发点之二是如果管子中有水或无水流动,则管中介质就会发生变化。介质的变化就成为解决问题的可能性。基于以上二点,设计两大技术方案。一是利用振动传感器拾取振动信号变成电信号加以放大处理显示。二是用超声波传感器感受介质系数变化而转变成电信号放大处理显示。采用振动传感器的方法,技术上比较成熟,振动测量仪表品种繁多,可以直接借助现成通用振动测量仪做试验,以取得必要的数据。用超声波传感器获取管中水流量的仪器作为商品也有大量供应。但是其灵敏度较低,经调查和现场的实验得出,要检测很小的水流量是极其困难的。所做成的测试仪结构复杂,不适宜在现场使用。因此采用振动测量便成为基本技术方案。

2.2　确定检测信号的幅值大小和频带宽度

欲成功研制检测仪,首先了解欲检测对象的信号幅度大小、频带宽度等。

由于现场的环境噪声大,无法隔音。在现场用精密声级计测量降水管所产生的噪声声压级和噪声频带的测量方法不可取。可用现场的振动测量仪表做试验,在环境噪声较小时,还能鉴别管中有无水在流动;当环境噪声大时就无法鉴别。说明振动测量仪器经过精心设计还是可以检测的,因此初步设计制作了一个试验用测振仪表,其方框原理图如图1所示: