南水北调渠道倒虹吸金属结构安装测控方法

【摘要】本文介绍了南水北调蒋沟河渠道倒虹吸金属结构安装测量的方法，通过对测量基准的设置，保证了弧形闸门和平面闸门埋件安装中控制尺寸的精度，为其他倒虹吸金属结构的安装提供了有益的借鉴。

【关键词】渠道倒虹吸；闸门；南水北调工程；安装测控

1概述

蒋沟河渠道倒虹吸位于南水北调中线温博段IV13+890.3～IV14+132.3，其中进口设置有4扇检修门，出口设置有四扇弧形工作门和四扇控制门。检修门和控制门由门框和门体组成，弧形门由门框、门叶通过支铰组成。每扇门框由埋件底坎和侧轨等基本安装单元组成。

在满足相关规范和设计图纸的要求下，结合弧形门和平面闸门设计和制造特点，以及现场施工条件，制定适合蒋沟河渠道倒虹吸金属结构现场安装尺寸检测标准和尺寸检测方法，是保证弧形门和平面闸门安装质量的基础；设置测量基准是弧形门和平面闸门埋件安装中控制尺寸精度的重点。

2控制测量

以设计提供的蒋沟河渠道倒虹吸控制点为基准点，分别对蒋沟河渠道倒虹吸进出口建立安装控制基准点，安装控制基准点主要利用全站仪设置，误差控制在+0.5mm。为避免累积误差，同一闸室的安装控制基准点需一次性设置完成。为减少安装控制基准点作业量，控制基准点主要设置在闸室底板上。

3金属结构的安装测量

3.1弧形闸门及埋件的安装测量

弧形闸门及埋件的安装程序：弧形门支铰座安装底槛安装侧轨安装支臂安装门叶安装水封安装启闭机安装调试验收。

3.1.1弧形闸门支铰座螺栓及垫板埋件的安装

支铰座预埋件的安装精度要求高，根据图纸设计要求，先将螺栓与垫板按设计图纸连接牢固，以支铰轴心为基准放样，确定垫板及螺栓的相对位置，加固焊牢，待检测合格后进行一期砼浇筑。一期砼浇筑5天后（闸墩砼浇筑模拆除后），测量支铰预埋件的沉降及相对位置的变化。

在闸墩墙上放出支铰座轴心样点（并注意保护，以便于弧门的安装）采用虚拟铰支座（自制）的方法，通过铰轴心（两闸墩支铰轴心联机）调节支铰座板位置，满足同孔两铰轴中心线同轴度

具体的测量方法如下：

测量人员按照图纸设计要求利用蒋沟河倒虹吸的施工坐标在闸墩两侧墙壁（牛腿）上标定支铰座的中心点1和中心点2，如图1所示。由于牛腿是横表面是一个随里程桩号变化的斜面，如图2所示，因此利用支铰中心为原点，以牛腿前进方向为北方向建立牛腿施工坐标系，由蒋沟河施工坐标计算牛腿施工坐标，通牛腿施工坐标控制牛腿关键点位。按照支铰座中心线的设计高程和桩号标出中心点3和中心点4。中心点1和2连成线1，中心点3和4连成线2，线1和线2就确定了钢垫板的平面。

图1 闸墩两侧墙壁（牛腿）上标定支铰座中心点示意图

图2 闸墩两侧墙壁（牛腿）横表面

3.1.2弧形闸门底槛埋件的安装

将底槛埋件吊至弧形闸门底槛槽内，以事先放好的横向底槛中心线为准，拉线调整使底槛中心线与孔口中心线重合，如图3所示，并拉线调整底槛中心线里程，以事先放样好的高程线为基准，用水准仪控制底槛中心线高程及埋件工作面的平面度，精度在1mm以内。

图3 底槛埋件安装测控线示意图

3.1.3弧形闸门侧轨埋件安装

弧形门侧轨的控制重点是两侧侧轨的相对尺寸和弧轨的半径，控制范围应该是0～+5mm。利用全站仪在支铰底座标出支铰中心点，并在该点打上钢钉。以支铰轴中心点为圆点，采用11 m带拉力卷尺测量放出上下间隔1 m的R弧控制点（每间隔中上下游方向各一点），以控制支铰座中心点至门槽中心线的距离（即控制闸门R弧半径）。利用底槛控制线控制两侧侧轨的相对尺寸。待侧轨安装完毕，测量人员逐一校核侧轨的圆弧半径和相对尺寸。

3.1.4启闭机的安装测控

启闭机的安装包括定位机架和固定机架的安装，根据定位机架的桩号控制点和轴线控制点进行安装。安装完成后，利用控制点对定位机架进行验收，同时检测各预埋螺栓顶部和机架面的高程，使其满足安装技术要求。定位机架二期混凝土浇筑完成后，需要对其进行复测，并将复测结果作为安装固定机架的调整依据。固定机架的安装和验收测量工作与定位机架相同。

3.1.5整体测量

埋件安装完成后。需再进行一次整体测量，包括底坎的位置、高程。主反轨的位置、垂直度、孔口宽度、门槽宽度等。要检查各部位在安装过程中位置是否发生变动，如有变动要进行调整。只有所有部位检验都合格才能进行二期混凝土的浇筑。

3.1.6弧形闸门门叶的安装测控

在侧轨工作面和底坎工作面上放出测量控制线，并预先布置一定数量的限位块，以便控制闸门门叶位置。弧形门叶自下而上进行吊装，先吊装底节门叶入槽，门叶吊入后，通过控制线调整门叶位置，使门叶底部与底坎的结合面和门叶面板两端与门槽侧止水座板的距离均达到设计规范要求，加设定位块、连接牢靠后松钩，将弧形闸门支臂与底节门叶连接板固定在门叶上，测量放样调整支臂连接端并与门叶上的连接板定位、点焊、拆除调整用具。

弧形闸门门叶安装完毕后，接着安装支臂加强板和剪切板，注意支臂剪板应与支臂连接板顶紧，当门叶构件均已安装到位并点焊后，开始进行门叶的有序均衡施焊，并进行焊缝的超声波无损探伤。

3.2平面闸门及埋件的安装测量

平面闸门及埋件的安装程序：底槛安装侧轨安装门叶安装水封安装启闭机安装调试验收。

3.2.1底槛和侧轨埋件的安装测控

平面闸门安装需控制埋件安装的中心线，孔口中心线、里程及高程控制线样点，并根据已有的测量控制线，放出底槛、侧轨安装控制线（如底槛中心控制线、高程控制线、侧轨里程控制线、对门槽中心相对位置控制线等），如图四所示。

图4 底槛和侧轨埋件的安装控制线

将底槛埋件吊至弧形闸门底槛槽内，以事先放好的横向底槛中心线为准，拉线调整使底槛中心线与孔口中心线重合，以事先放样好的纵向底槛中心线为准，拉线调整底槛中心线里程，以事先放样好的高程线为基准，用水准仪控制底槛中心线高程及埋件工作面的平面度。测量人员按设计图纸用全站仪在底槛两侧放出孔口中心线、里程及高程控制点，安装人员在闸墩两侧墙壁上安装钢丝线的张拉基架，挂上0.3mm钢丝线，并且在钢丝线一端挂上重3kg的钢块，用重力自然张紧。安装人员根据钢丝线控制侧轨的安装，保证侧轨的垂直度和相对尺寸。

当底槛和侧轨埋件位置基本调整好后，通过全站仪几番调整底槛的里程和高程、侧轨的里程和相对尺寸及垂直度，完成复核测量后，进行埋件的加固和焊接，焊接完后再通过检测，符合规范要求后，移交土建进行二期砼浇筑。

3.2.2平面闸门门叶的安装测控

平面闸门门叶自下而上进行吊装，先吊装底节门叶入槽，门叶吊入后，通过控制线调整门叶位置，使门叶底部与底坎的结合面和门叶面板两端与门槽侧止水座板的距离均达到设计规范要求，加设定位块、连接牢靠后松钩。当门叶构件均已安装到位并点焊后，开始进行门叶的有序均衡施焊，并进行焊缝的超声波无损探伤。

4结语

对存在弧形闸门、埋件及平面闸门、埋件的倒虹吸金属结构安装中，其测量难度较大，精度要求较高，需制定合适的测控方法来来满足安装要求。本文通过对蒋沟河渠道倒虹吸闸门系统安装测控方法的介绍，验证了该方法能够满足倒虹吸金属结构安装的精度要求，对大、中型倒虹吸金属结构的安装具有借鉴意义。

参考文献

[1] 李俊超，马玉宝.水布垭工程弧形闸门安装测量方法[J]，中国新技术新产品，2010，（23）：99.

[2] 于旭阳.三峡工程中排漂孔弧形闸门测量控制技术研究[J]，科技创新与应用，2014，（34）：14-15.

[3] 王建征，王进堂.弧形闸门安装施工中常见的问题及补救措施[J]，南水北调与水利科技，2008，6（6）：67-69.

作者简介：汪 宏（1986，4-），男，河南光山人，毕业于华北水利水电学院。