水位观测是防洪抢险的最基本工作和必要保证。水尺是观测水位的基本设施,而直立式水尺是最普片的采用方式。目前的直立式水尺常用的安装方法是:先把水尺板固定在水尺靠桩(钢管)上,再将水尺靠桩用混凝土浇筑在水位观测断面。为了水尺的牢固,基础就必须足够大。按照规范要求一般埋设深度为0.5-1.0米,需要浇筑混凝土0.2-0.4立方。一组水尺的基础开挖和混凝土浇筑量就比较大(按照20根一组计算,需要4-8立方米),特别是交通不方便的地方,工作实施较为困难,且在坡陡或土质松软情况下,仍然时有发生倾倒和下沉现象。
为了提高水尺设立成效,节约成本且满足工作要求,通过反复实践和总结,合川分局技术人员把水尺靠桩分为地面以下和以上两部分,分别采用不同结构形式制作,安装时用混凝土浇筑结合为一个整体。不仅可以使直立式水尺设立安装更加简便、牢固、耐用,还可以减少各项工作成本。具体的实现方法是如下。
水尺地下部分采用强度高、稳定性好的三角钢(50型以上),底端加工成锥形,易于打入地面以下,长度为1.5-1.8米,根据土层情况具体确定。地面以上部分采用直径110毫米热镀锌钢管,不易生锈,圆滑阻力小,安装水尺板稳固,长度为1.5米。把水尺板先固定在钢管上(1.2米水尺板与钢管顶端平齐)。具体安装第一步,在水尺断面上根据设置需要确定位置,开挖长宽高(0.6*0.6*0.3米)基坑。第二步在需要安装水尺的中心位置打入角钢,直到角钢到底(打不动)或者角钢入土1.5米以上为止,未入土部分留不少于0.3米与地面以上部分重合连接。第三步把地面以上部分钢管套在角钢上,用混凝土浇筑基坑到地平面及水尺板“0”位置。第四步校直水尺,钢管中心灌注混凝土(不留空隙),关键点在于钢管和角钢重合部分不少于0.3米,混凝土标号不能低于c20。这样设计,不是完全靠混凝土自身的重量来稳固水尺,混凝土的作用主要是固定和支撑水尺靠桩,因此水平方向越大效果越好,特别是上下游方向,且标号不能低。混凝土凝固后钢管与角钢完全凝结成一个牢固的整体,一根牢固、稳定、不易生锈、美观的水尺就完成了。
采用“分段结合”方法设立直立式水尺,原理是增加水尺靠桩在地面以下的长度,即增加了水尺靠桩受力力臂的长度,使水尺抗洪水冲击能力更强,更加牢固耐用。而且水尺靠桩的长度不超过1.8米,方便运输和搬运。水尺靠桩混凝土浇筑深度要求不高,因此土方开挖量和混凝土量相对减少。成本大幅降低,水尺靠桩地面以上部分固定(按1.2米水尺板设计,浇筑0.3米,总长度为1.5米),钢管的长度减少和增加角钢的成本抵消,主要在土方开挖和混凝土浇筑量上大幅减少。由常规深度0.5-1.0米到只要0.3米,即减少40-70%,这对于交通不便的情况,效果更加明显(长距离搬运材料的人工费用,比材料本身的费用高)。