弧形閘門安裝測量
一、弧形閘門簡介
弧形閘門是指擋水面為圓柱體的部分弧形面的閘門，由轉(zhuǎn)動(dòng)門體、埋設(shè)構(gòu)件及啟閉設(shè)備三部分組成。其支臂的支承鉸位于圓心，啟閉時(shí)閘門繞支承鉸轉(zhuǎn)動(dòng)，啟閉力較小，水力學(xué)條件好，廣泛用于各種類型的水道上作為工作閘門運(yùn)行。按門頂以上水位的深度分為露頂式和潛孔式。水位不超過門頂稱露頂式弧形閘門（也稱表孔弧形閘門），水位高于門頂稱潛孔式弧形閘門(也稱深孔弧形閘門或高壓弧門)。按支承鉸軸的形式分為圓柱鉸、圓錐鉸、球形鉸和雙圓柱鉸式弧形閘門。弧形閘門安裝過程中需要進(jìn)行測量控制的部件包括：支承大梁（或錨栓架）、固定支鉸、底坎、側(cè)軌、門楣、啟閉機(jī)機(jī)架。
二、弧形閘門的安裝
弧形閘門安裝順序根據(jù)其止水裝置的不同分為以下兩種
（一）、利用門葉側(cè)面橡皮進(jìn)行止水，安裝順序一般為：埋件安裝（包括：支承大梁（或錨栓架）、底坎、側(cè)軌、門楣），固定支鉸及啟閉機(jī)機(jī)架安裝，門體安裝，啟閉機(jī)安裝，啟閉機(jī)聯(lián)門運(yùn)行。
（二）、利用側(cè)軌上沖壓水封進(jìn)行止水，安裝順序一般為：支承大梁（或錨栓架）的安裝，固定支鉸及啟閉機(jī)機(jī)架安裝，門體安裝，啟閉機(jī)安裝，啟閉機(jī)聯(lián)門運(yùn)行，埋件安裝（包括：底坎、側(cè)軌、門楣）。
三、安裝測量的準(zhǔn)備
安裝測量前需選擇精度和性能滿足要求的全站儀（或經(jīng)緯儀）和水準(zhǔn)儀，并對(duì)全站儀的對(duì)中器、水準(zhǔn)氣泡（電子水準(zhǔn)器）、視準(zhǔn)軸誤差C、指標(biāo)差i等以及水準(zhǔn)儀的指標(biāo)差進(jìn)行檢測和校正。確定配套使用的測具，包括：經(jīng)過檢定的鋼帶尺（長鋼尺）、微型棱鏡、鋼板尺、彈簧秤等。比較全站儀測距（直接測距和差分測距）與鋼帶尺量距差，并對(duì)棱鏡常數(shù)進(jìn)行改正。校核土建結(jié)構(gòu)圖提供的坐標(biāo)、高程、角度等數(shù)據(jù)與金屬結(jié)構(gòu)圖提供的尺寸數(shù)據(jù)是否一致，統(tǒng)一測量放樣和驗(yàn)收時(shí)需使用的起算參數(shù)，主要包括：支承大梁（或錨栓架）的里程、傾角和高程，弧門工作半徑，側(cè)軌的偏距和工作半徑，以及支鉸中心、底坎、門楣和啟閉機(jī)機(jī)架的里程和高程等。
四、起算點(diǎn)測量及控制網(wǎng)的布設(shè)與傳遞
金屬結(jié)構(gòu)與機(jī)電設(shè)備安裝需測設(shè)專用測量控制網(wǎng)或安裝軸線與高程基點(diǎn)。而對(duì)于金屬結(jié)構(gòu)安裝的專用測量控制網(wǎng)中平面起算點(diǎn)和高程起算點(diǎn)，相對(duì)于鄰近施工控制網(wǎng)點(diǎn)的精度要求與土建施工的要求相同。安裝測量控制網(wǎng)要求有較高的內(nèi)部符合精度，而且主要控制軸線點(diǎn)在整個(gè)安裝過程中應(yīng)保持不變。
弧形閘門安裝專用測量控制網(wǎng)平面和高程起算點(diǎn)測量可采用全站儀極坐標(biāo)法或邊角后方交會(huì)法，選擇距離較近、通視條件良好的等級(jí)控制點(diǎn)進(jìn)行。根據(jù)選用儀器的標(biāo)稱精度估算待測起算點(diǎn)的平面點(diǎn)位精度和高程精度（《水電水利工程施工測量規(guī)范》DL/T5173-2003，附錄G和附錄H），以滿足規(guī)范“相對(duì)于鄰近等級(jí)控制點(diǎn)的點(diǎn)位（平面和高程）限差為±10mm”的要求。為確保成果的可靠性，一般觀測兩組角度，距離和高差采用正倒鏡往返測。如圖1所示。
圖1
弧形閘門安裝專用測量控制網(wǎng)一般布設(shè)在底板上。在測設(shè)控制網(wǎng)前，需利用起算點(diǎn)對(duì)閘門附近的已澆筑混凝土或與閘門連接的孔身鋼襯的結(jié)構(gòu)尺寸（包括偏距、里程、高程）進(jìn)行復(fù)核，根據(jù)偏差情況調(diào)整起算點(diǎn)坐標(biāo)和高程，以使閘門安裝后能與已澆筑混凝土或孔身鋼襯平順連接。
弧形閘門安裝專用測量控制網(wǎng)一般布設(shè)成矩形網(wǎng)或正交軸線網(wǎng)或由它們組成的混合網(wǎng)，采用方向交會(huì)法和差分測距或鋼尺量進(jìn)行，并利用控制網(wǎng)幾何圖形關(guān)系校核各網(wǎng)點(diǎn)間相對(duì)誤差，以獲得專用控制網(wǎng)較高的內(nèi)部符合精度。如圖2所示。
圖2
弧形閘門安裝主要分三個(gè)高程層面進(jìn)行，從下至上依次為：底坎（包括底坎、側(cè)軌、門楣）、支承大梁（包括支撐大梁和固定支鉸）、啟閉機(jī)（包括啟閉機(jī)定位螺栓和啟閉機(jī)），因此其安裝控制網(wǎng)的布設(shè)分三個(gè)層面。如圖3所示。底板上的控制網(wǎng)主要用于底坎、側(cè)軌、門楣的安裝。對(duì)于支承大梁和固定支鉸的安裝，需將控制點(diǎn)傳遞至其安裝平臺(tái)上。常用的方法主要有雙絲法。利用支架在支承大梁兩端的側(cè)墻附近懸掛重錘鋼絲，在專用控制網(wǎng)點(diǎn)上架設(shè)全站儀測出鋼絲的坐標(biāo)，然后分別在支鉸安裝平臺(tái)上的左右側(cè)鋼絲附近架站，采用邊角后方交會(huì)法測設(shè)架站點(diǎn)坐標(biāo)并互相校核。此兩點(diǎn)即可作為支承大梁和固定支鉸安裝的平面控制點(diǎn)。當(dāng)沒有設(shè)置支承大梁的安裝平臺(tái)無法架設(shè)儀器時(shí)，亦可直接利用底板上的控制點(diǎn)進(jìn)行支承大梁的放樣和驗(yàn)收。
弧形閘門啟閉機(jī)安裝控制點(diǎn)可利用固定支鉸安裝控制點(diǎn)采用雙絲法進(jìn)行。當(dāng)鋼絲距離測站的距離較大或不便于量距時(shí)，可采用前方交會(huì)法測量鋼絲的坐標(biāo)。
圖3
高程控制網(wǎng)一般采用閉合水準(zhǔn)測量方法進(jìn)行，為避免施工過程中的損壞并便于使用，高程控制點(diǎn)一般留在已形成的混凝土豎直結(jié)構(gòu)面上，各安裝單元的高程基點(diǎn)不得少于3個(gè)。如圖3中“H1-1、H1-2”。弧形閘門各安裝層面高程控制傳遞采用豎直傳高的方法進(jìn)行。豎直傳高時(shí)使用的鋼帶尺必須是經(jīng)過檢定的，并根據(jù)規(guī)范（《水電水利施工測量規(guī)范》DL/T5173-2003，附錄I）要求對(duì)所測長度進(jìn)行相關(guān)改正。
五、安裝測量的放樣、驗(yàn)收和竣工測量
支承大梁和固定支鉸的安裝測量。在弧形閘門的安裝中，支承大梁的安裝至關(guān)重要。在支承大梁兩側(cè)放樣出支鉸中心作為支承大梁和支鉸的安裝控制線。支承大梁安裝完成后，（1）以已放樣的支鉸中心為基準(zhǔn)對(duì)其水平軸線的樁號(hào)進(jìn)行驗(yàn)收測量；（2）用水準(zhǔn)測量方法對(duì)軸線高程進(jìn)行驗(yàn)收測量；（3）用全站儀量距極坐標(biāo)法對(duì)支承大梁中心與孔中心線的偏差進(jìn)行驗(yàn)收測量；（4）采用懸掛鋼絲量取水平投影長度的方法檢測工作面傾角。如圖4所示。
圖4
固定支鉸是用預(yù)先設(shè)置螺栓固定在支承大梁上，根據(jù)已放的支鉸中心點(diǎn)進(jìn)行安裝和調(diào)整。固定支鉸驗(yàn)收的項(xiàng)目包括鉸座環(huán)的樁號(hào)、高程、同心度，鉸座對(duì)孔中心線的偏差。前三項(xiàng)利用支鉸中心穿鋼絲的方法用鋼板尺讀數(shù)，鉸座對(duì)孔中心線的偏差采取在底板控制點(diǎn)上架站，方向線法配合鋼板尺進(jìn)行。
啟閉機(jī)機(jī)架安裝測量
機(jī)架安裝前，用雙絲法將平面坐標(biāo)傳遞至啟閉機(jī)底板，采用量距極坐標(biāo)法或方向線法放樣出機(jī)架安裝的里程和偏距控制線。機(jī)架安裝完成后，可利用測量控制點(diǎn)或放樣點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)收。利用水準(zhǔn)儀測量機(jī)架四角工作面的高程誤差。
底坎、側(cè)軌和門楣的安裝測量
機(jī)架安裝完成后，進(jìn)行支臂、門葉、油缸等的安裝，實(shí)現(xiàn)啟閉機(jī)連門做“劃弧”運(yùn)動(dòng)，即可利用布設(shè)在底板上的控制點(diǎn)進(jìn)行底坎、側(cè)軌、門楣的安裝。底坎安裝主要是檢查底坎工作面的里程、高程，并計(jì)算左右兩端平整度。里程驗(yàn)收可直接用經(jīng)過檢定的鋼尺從放樣點(diǎn)丈量得到。底坎高程用水準(zhǔn)儀測量即可。側(cè)軌的驗(yàn)收，一般采用鋼板尺配合全站儀讀數(shù)的方法進(jìn)行，即可計(jì)算出側(cè)軌的偏距誤差和止水面平整度。用經(jīng)過檢定的長鋼尺丈量支鉸中心至側(cè)軌止水中心的距離。門楣的安裝主要控制其工作面的里程和高程（至底坎工作面的高差），里程檢測可采用懸掛鋼絲的方法進(jìn)行，至底坎工作面的高差采用水準(zhǔn)儀懸掛鋼帶尺進(jìn)行，并減去底坎的高程誤差。所有埋件二期混凝土澆筑完成后，應(yīng)進(jìn)行工作門的竣工測量，檢測閘門最終安裝誤差，方法與埋件安裝驗(yàn)收時(shí)相同。
六、弧形閘門埋件安裝精度要求
各類弧形閘門雖然差別較大，運(yùn)用水頭不同，但其安裝精度要求基本相同。下表是小灣水電站大壩工程各類弧形閘門安裝的主要精度要求。
七、弧形閘門安裝測量注意事項(xiàng)
注：液壓啟閉機(jī)機(jī)架的偏距、里程偏差是指其偏離實(shí)際測得的起吊中心線的距離
弧形閘門安裝測量是一種精度要求較高的測量工作，具有一定的特殊性。
首先，必須根據(jù)閘門的結(jié)構(gòu)選擇控制網(wǎng)的布設(shè)方式；
其次，要結(jié)合安裝的要求、工藝、次序來確定控制網(wǎng)是否需要延展及延展的方法和順序；
第三，由于閘門安裝場地狹窄，因此控制點(diǎn)的布設(shè)需要密切結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際；
第四，考慮到在小范圍內(nèi)全站儀測角精度高于測距精度，因此多選擇方向交會(huì)，采用差分測距代替直接測距或利用鋼尺量距；
第五，不同高程層面的平面控制點(diǎn)坐標(biāo)傳遞主要采用雙絲法，根據(jù)實(shí)際需要亦可采用單絲法或三絲法進(jìn)行。為提高觀測精度、減少風(fēng)阻的影響，盡量采用直徑較小的鋼絲；高程傳遞采用鋼帶尺豎直傳高；
第六，所使用的測量儀器和其他工用具必須是經(jīng)過授權(quán)機(jī)構(gòu)檢定合格的，且使用過程中必須進(jìn)行經(jīng)常性的自檢；
第七，弧形閘門安裝測量應(yīng)注意測量時(shí)環(huán)境的影響，如風(fēng)力、漂水、溫度、濕度等；
第八，若弧形閘門主要設(shè)置在懸臂牛腿上且需進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索施工時(shí)，必須在錨索施工完成后才能進(jìn)行測量；
第九，閘門安裝測量過程中，必須有多余觀測值來剔除粗差、提高精度；
第十，利用控制網(wǎng)的圖形幾何條件進(jìn)行控制網(wǎng)內(nèi)部符合精度的檢查；
第十一，參與作業(yè)的測量人員，特別是觀測員必須要有高度的責(zé)任心和精益求精的職業(yè)意識(shí)；
第十二，閘門安裝測量觀測數(shù)據(jù)量大，必須同時(shí)繪制測量點(diǎn)示意圖，避免計(jì)算和比對(duì)時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤。
第十三，還應(yīng)嚴(yán)格按照測繪工程院質(zhì)量體系文件的要求進(jìn)行過程控制和記錄管理，所有主要安裝點(diǎn)線需進(jìn)行兩種不同的方法檢查或其相對(duì)位置檢查，所有內(nèi)業(yè)資料在提交前需經(jīng)過檢查員200%計(jì)算檢查。
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