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，啟閉時閘門繞支承鉸轉(zhuǎn)動，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，并對全站儀的對中器、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)一測量放樣和驗收時需使用的起算參數(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。而對于金屬結(jié)構(gòu)安裝的專用測量控制網(wǎng)中平面起算點和高程起算點，相對于鄰近施工控制網(wǎng)點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在整個安裝過程中應(yīng)保持不變。
弧形閘門安裝專用測量控制網(wǎng)平面和高程起算點測量可采用全站儀極坐標(biāo)法或邊角后方交會法，選擇距離較近、通視條件良好的等級控制點進(jìn)行。根據(jù)選用儀器的標(biāo)稱精度估算待測起算點的平面點位精度和高程精度（《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“相對于鄰近等級控制點的點位（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，需利用起算點對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)點間相對誤差，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。對于支承大梁和固定支鉸的安裝，需將控制點傳遞至其安裝平臺上。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上的左右側(cè)鋼絲附近架站，采用邊角后方交會法測設(shè)架站點坐標(biāo)并互相校核。此兩點即可作為支承大梁和固定支鉸安裝的平面控制點。當(dāng)沒有設(shè)置支承大梁的安裝平臺無法架設(shè)儀器時，亦可直接利用底板上的控制點進(jìn)行支承大梁的放樣和驗收。
弧形閘門啟閉機(jī)安裝控制點可利用固定支鉸安裝控制點采用雙絲法進(jìn)行。當(dāng)鋼絲距離測站的距離較大或不便于量距時，可采用前方交會法測量鋼絲的坐標(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不得少于3個。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）要求對所測長度進(jìn)行相關(guān)改正。
五、安裝測量的放樣、驗收和竣工測量
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)對其水平軸線的樁號進(jìn)行驗收測量；（2）用水準(zhǔn)測量方法對軸線高程進(jìn)行驗收測量；（3）用全站儀量距極坐標(biāo)法對支承大梁中心與孔中心線的偏差進(jìn)行驗收測量；（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)已放的支鉸中心點進(jìn)行安裝和調(diào)整。固定支鉸驗收的項目包括鉸座環(huán)的樁號、高程、同心度，鉸座對孔中心線的偏差。前三項利用支鉸中心穿鋼絲的方法用鋼板尺讀數(shù)，鉸座對孔中心線的偏差采取在底板控制點上架站，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，可利用測量控制點或放樣點進(jìn)行驗收。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，實現(xiàn)啟閉機(jī)連門做“劃弧”運動，即可利用布設(shè)在底板上的控制點進(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，并計算左右兩端平整度。里程驗收可直接用經(jīng)過檢定的鋼尺從放樣點丈量得到。底坎高程用水準(zhǔn)儀測量即可。側(cè)軌的驗收，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，方法與埋件安裝驗收時相同。
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
注：液壓啟閉機(jī)機(jī)架的偏距、里程偏差是指其偏離實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，因此控制點的布設(shè)需要密切結(jié)合現(xiàn)場實際；
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，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坐標(biāo)傳遞主要采用雙絲法，根據(jù)實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，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；
第十二，閘門安裝測量觀測數(shù)據(jù)量大，必須同時繪制測量點示意圖，避免計算和比對時出現(xiàn)錯誤。
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，所有主要安裝點線需進(jìn)行兩種不同的方法檢查或其相對位置檢查，所有內(nèi)業(yè)資料在提交前需經(jīng)過檢查員200%計算檢查。
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