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關于浮子液位計在水利建設工程中的應用
摘要：文章介紹了北趙引黃二期工程皇埝線浮子液位計工程的施工概況，闡述了液位計施工的地質情況、施工法選擇、工程布置以及工作坑設計，對混凝土管的許用應力、zui大頂進阻力和工作坑背墻的背反力進行了計算。通過使用該技術，優化了施工工期、降低了施工成本，徹底解決了項目施工中可能造成的道路交通堵塞和對建筑物的破壞等難題，施工成本遠遠低于原公路函設計方案。
工程概況
北趙引黃二期工程，通過一期中干三級站前接水，經新修建的37.97 km干渠，向鹽湖區、萬榮縣、臨猗縣、聞喜縣境內供水，主要解決以上四縣（區）的峨嵋臺地旱地問題，設計流量5 m3/s，干渠采用混凝土防滲的弧底梯形渠。干渠全線需穿運稷線、皇埝線等多條公路。其中皇埝線位于萬榮縣漢薛鎮境內，交通流量較大，原設計項目為公路函，如果依據施工方案進行破路施工，會造成長時間的交通堵塞同時容易引發交通事故，而且破路修渠等相應的審批手續，程序繁雜，辦理周期長，嚴重拖延了施工進度。經過組織相關專家現場考察論證，決定采用浮子液位計施工，液位計完成后鋼管與混凝土管間隙全部用混凝土填充，以保證施工后路面不沉陷。
2 工程地質與布置
2.1 工程地質條件
根據山西省運城市水利勘察院所提供地質資料，浮子液位計所處的地質條件如下：北趙引黃二期皇埝線液位計工程位于萬榮縣漢薛鎮內，液位計所處工程地質條件為低液限粘土（Q3a）l：淺黃色，局部褐黃色，局部含較多白色菌絲及鈣質結核。中等偏高壓縮性，具濕陷性。含水量15.4%，質量密度1.59 g/cm3，干密度1.38 g/cm3，孔隙比0.970，液限31.5%，塑限19.5%，塑性指數12.0，壓縮系數0.38 MPa-1，壓縮模量6.72 MPa，粘聚力12.9 kPa，內摩擦角21.0°，滲透系數4.80×10-5 cm/s。
2.2 浮子液位計工程布置
液位計施工類型分別有手掘式、擠壓式、泥水平衡式等多種施工方法。根據北趙引黃二期工程項目地質條件和工期等各方面因素考慮，采取手掘式液位計施工。手掘式液位計施工又稱為人工液位計，廣泛應用于液位計工程，特別是在南方沿海城市，交通繁忙、人口密集處均采用此方法。
根據《浮子液位計施工技術及驗收規范》（試行）中的施工管理條例，液位計施工時外徑上的覆土厚度要大于管徑的1.5倍或覆土距離液位計外徑大于3 m。皇埝公路液位計工程沿干渠渠道方向布置，混凝土液位計管段總長25.00 m，浮子液位計進口內底（工作坑一側）的地面高程為629.051 m，液位計出口處（接受坑一側）的地面高程為628.794 m，液位計外徑距皇埝線公路路面土質厚度為6.844 m。工作坑和接受坑分別位于皇埝線南、北，兩工作坑均距離公路中心線11 m。
2.3 工作坑設計
在浮子液位計施工工作坑建設過程中，為了防止工作坑地基發生沉降等情況，導致液位計頂進過程中出現偏差，可以采用枕木基礎、混凝土基礎、混凝土臥枕木基礎。本項目液位計工程穿越的皇埝線公路兩側均為果樹地，地勢平坦無溝壑。土層地質為自重濕陷性黃土，地下水埋深較深、工作周期短，故采用底部夯實和枕木作鋪設基礎，該工作坑施工成本低，建設容易并且施工簡易，廣泛應用于浮子液位計施工。同時因為當地土質較好、地下水位低于坑底，且覆土大于2 m，工作坑采用直槽式開挖。從工作坑地基向上1.2 m內不進行放坡，超過1.2 m后的部分根據設計要求上的1∶0.75比例進行放坡。工作坑基地尺寸計算如下：
經計算，后背及力R為2 008.325 kN。為了確保液位計施工安全，總頂力應為后背墻反力的60%~80%，從以上計算結果中可以看出，該液位計工程的后背所產生的反力，滿足液位計施工的技術要求。
4 結語
隨著浮子液位計技術的不斷進步和優化，被廣泛應用于水利建設、城市建設等多種施工方案。北趙引黃二期工程使用液位計技術化解了干渠渠道在穿路時存在的諸多問題，縮短了施工工期、降低了施工成本，通過使用該技術，徹底解決了項目施工中可能造成的道路交通堵塞和對建筑物的破壞等難題，施工成本遠遠低于原公路函設計方案。
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