弧形闸门安装测量
一、弧形闸门简介
弧形闸门是指挡水面为圆柱体的部分弧形面的闸门，由转动门体、埋设构件及启闭设备三部分组成。其支臂的支承铰位于圆心，启闭时闸门绕支承铰转动，启闭力较小，水力学条件好，广泛用于各种类型的水道上作为工作闸门运行。按门顶以上水位的深度分为露顶式和潜孔式。水位不超过门顶称露顶式弧形闸门（也称表孔弧形闸门），水位高于门顶称潜孔式弧形闸门(也称深孔弧形闸门或高压弧门)。按支承铰轴的形式分为圆柱铰、圆锥铰、球形铰和双圆柱铰式弧形闸门。弧形闸门安装过程中需要进行测量控制的部件包括：支承大梁（或锚栓架）、固定支铰、底坎、侧轨、门楣、启闭机机架。
二、弧形闸门的安装
弧形闸门安装顺序根据其止水装置的不同分为以下两种
（一）、利用门叶侧面橡皮进行止水，安装顺序一般为：埋件安装（包括：支承大梁（或锚栓架）、底坎、侧轨、门楣），固定支铰及启闭机机架安装，门体安装，启闭机安装，启闭机联门运行。
（二）、利用侧轨上冲压水封进行止水，安装顺序一般为：支承大梁（或锚栓架）的安装，固定支铰及启闭机机架安装，门体安装，启闭机安装，启闭机联门运行，埋件安装（包括：底坎、侧轨、门楣）。
三、安装测量的准备
安装测量前需选择精度和性能满足要求的全站仪（或经纬仪）和水准仪，并对全站仪的对中器、水准气泡（电子水准器）、视准轴误差C、指标差i等以及水准仪的指标差进行检测和校正。确定配套使用的测具，包括：经过检定的钢带尺（长钢尺）、微型棱镜、钢板尺、弹簧秤等。比较全站仪测距（直接测距和差分测距）与钢带尺量距差，并对棱镜常数进行改正。校核土建结构图提供的坐标、高程、角度等数据与金属结构图提供的尺寸数据是否一致，统一测量放样和验收时需使用的起算参数，主要包括：支承大梁（或锚栓架）的里程、倾角和高程，弧门工作半径，侧轨的偏距和工作半径，以及支铰中心、底坎、门楣和启闭机机架的里程和高程等。
四、起算点测量及控制网的布设与传递
金属结构与机电设备安装需测设专用测量控制网或安装轴线与高程基点。而对于金属结构安装的专用测量控制网中平面起算点和高程起算点，相对于邻近施工控制网点的精度要求与土建施工的要求相同。安装测量控制网要求有较高的内部符合精度，而且主要控制轴线点在整个安装过程中应保持不变。
弧形闸门安装专用测量控制网平面和高程起算点测量可采用全站仪极坐标法或边角后方交会法，选择距离较近、通视条件良好的等级控制点进行。根据选用仪器的标称精度估算待测起算点的平面点位精度和高程精度（《水电水利工程施工测量规范》DL/T5173-2003，附录G和附录H），以满足规范“相对于邻近等级控制点的点位（平面和高程）限差为±10mm”的要求。为确保成果的可靠性，一般观测两组角度，距离和高差采用正倒镜往返测。如图1所示。
图1
弧形闸门安装专用测量控制网一般布设在底板上。在测设控制网前，需利用起算点对闸门附近的已浇筑混凝土或与闸门连接的孔身钢衬的结构尺寸（包括偏距、里程、高程）进行复核，根据偏差情况调整起算点坐标和高程，以使闸门安装后能与已浇筑混凝土或孔身钢衬平顺连接。
弧形闸门安装专用测量控制网一般布设成矩形网或正交轴线网或由它们组成的混合网，采用方向交会法和差分测距或钢尺量进行，并利用控制网几何图形关系校核各网点间相对误差，以获得专用控制网较高的内部符合精度。如图2所示。
图2
弧形闸门安装主要分三个高程层面进行，从下至上依次为：底坎（包括底坎、侧轨、门楣）、支承大梁（包括支撑大梁和固定支铰）、启闭机（包括启闭机定位螺栓和启闭机），因此其安装控制网的布设分三个层面。如图3所示。底板上的控制网主要用于底坎、侧轨、门楣的安装。对于支承大梁和固定支铰的安装，需将控制点传递至其安装平台上。常用的方法主要有双丝法。利用支架在支承大梁两端的侧墙附近悬挂重锤钢丝，在专用控制网点上架设全站仪测出钢丝的坐标，然后分别在支铰安装平台上的左右侧钢丝附近架站，采用边角后方交会法测设架站点坐标并互相校核。此两点即可作为支承大梁和固定支铰安装的平面控制点。当没有设置支承大梁的安装平台无法架设仪器时，亦可直接利用底板上的控制点进行支承大梁的放样和验收。
弧形闸门启闭机安装控制点可利用固定支铰安装控制点采用双丝法进行。当钢丝距离测站的距离较大或不便于量距时，可采用前方交会法测量钢丝的坐标。
图3
高程控制网一般采用闭合水准测量方法进行，为避免施工过程中的损坏并便于使用，高程控制点一般留在已形成的混凝土竖直结构面上，各安装单元的高程基点不得少于3个。如图3中“H1-1、H1-2”。弧形闸门各安装层面高程控制传递采用竖直传高的方法进行。竖直传高时使用的钢带尺必须是经过检定的，并根据规范（《水电水利施工测量规范》DL/T5173-2003，附录I）要求对所测长度进行相关改正。
五、安装测量的放样、验收和竣工测量
支承大梁和固定支铰的安装测量。在弧形闸门的安装中，支承大梁的安装至关重要。在支承大梁两侧放样出支铰中心作为支承大梁和支铰的安装控制线。支承大梁安装完成后，（1）以已放样的支铰中心为基准对其水平轴线的桩号进行验收测量；（2）用水准测量方法对轴线高程进行验收测量；（3）用全站仪量距极坐标法对支承大梁中心与孔中心线的偏差进行验收测量；（4）采用悬挂钢丝量取水平投影长度的方法检测工作面倾角。如图4所示。
图4
固定支铰是用预先设置螺栓固定在支承大梁上，根据已放的支铰中心点进行安装和调整。固定支铰验收的项目包括铰座环的桩号、高程、同心度，铰座对孔中心线的偏差。前三项利用支铰中心穿钢丝的方法用钢板尺读数，铰座对孔中心线的偏差采取在底板控制点上架站，方向线法配合钢板尺进行。
启闭机机架安装测量
机架安装前，用双丝法将平面坐标传递至启闭机底板，采用量距极坐标法或方向线法放样出机架安装的里程和偏距控制线。机架安装完成后，可利用测量控制点或放样点进行验收。利用水准仪测量机架四角工作面的高程误差。
底坎、侧轨和门楣的安装测量
机架安装完成后，进行支臂、门叶、油缸等的安装，实现启闭机连门做“划弧”运动，即可利用布设在底板上的控制点进行底坎、侧轨、门楣的安装。底坎安装主要是检查底坎工作面的里程、高程，并计算左右两端平整度。里程验收可直接用经过检定的钢尺从放样点丈量得到。底坎高程用水准仪测量即可。侧轨的验收，一般采用钢板尺配合全站仪读数的方法进行，即可计算出侧轨的偏距误差和止水面平整度。用经过检定的长钢尺丈量支铰中心至侧轨止水中心的距离。门楣的安装主要控制其工作面的里程和高程（至底坎工作面的高差），里程检测可采用悬挂钢丝的方法进行，至底坎工作面的高差采用水准仪悬挂钢带尺进行，并减去底坎的高程误差。所有埋件二期混凝土浇筑完成后，应进行工作门的竣工测量，检测闸门最终安装误差，方法与埋件安装验收时相同。
六、弧形闸门埋件安装精度要求
各类弧形闸门虽然差别较大，运用水头不同，但其安装精度要求基本相同。下表是小湾水电站大坝工程各类弧形闸门安装的主要精度要求。
七、弧形闸门安装测量注意事项
注：液压启闭机机架的偏距、里程偏差是指其偏离实际测得的起吊中心线的距离
弧形闸门安装测量是一种精度要求较高的测量工作，具有一定的特殊性。
首先，必须根据闸门的结构选择控制网的布设方式；
其次，要结合安装的要求、工艺、次序来确定控制网是否需要延展及延展的方法和顺序；
第三，由于闸门安装场地狭窄，因此控制点的布设需要密切结合现场实际；
第四，考虑到在小范围内全站仪测角精度高于测距精度，因此多选择方向交会，采用差分测距代替直接测距或利用钢尺量距；
第五，不同高程层面的平面控制点坐标传递主要采用双丝法，根据实际需要亦可采用单丝法或三丝法进行。为提高观测精度、减少风阻的影响，尽量采用直径较小的钢丝；高程传递采用钢带尺竖直传高；
第六，所使用的测量仪器和其他工用具必须是经过授权机构检定合格的，且使用过程中必须进行经常性的自检；
第七，弧形闸门安装测量应注意测量时环境的影响，如风力、漂水、温度、湿度等；
第八，若弧形闸门主要设置在悬臂牛腿上且需进行预应力锚索施工时，必须在锚索施工完成后才能进行测量；
第九，闸门安装测量过程中，必须有多余观测值来剔除粗差、提高精度；
第十，利用控制网的图形几何条件进行控制网内部符合精度的检查；
第十一，参与作业的测量人员，特别是观测员必须要有高度的责任心和精益求精的职业意识；
第十二，闸门安装测量观测数据量大，必须同时绘制测量点示意图，避免计算和比对时出现错误。
第十三，还应严格按照测绘工程院质量体系文件的要求进行过程控制和记录管理，所有主要安装点线需进行两种不同的方法检查或其相对位置检查，所有内业资料在提交前需经过检查员200%计算检查。
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