張 彪

(遼寧水利土木工程咨詢有限公司，沈陽(yáng) 110000)

1 工程概況

葠窩水庫(kù)位于遼寧省遼陽(yáng)市東約40km處的太子河干流上，工程于1970年11月開工建設(shè)，1972年金屬結(jié)構(gòu)投入運(yùn)行，1974年全面竣工。水庫(kù)控制流域面積6175km2，總庫(kù)容7.91億m3，興利庫(kù)容5.08億m3，可保證下游10.67萬(wàn)hm2農(nóng)田灌溉，年農(nóng)業(yè)供水量10億m3，工業(yè)供水量1.12億m3，對(duì)保護(hù)下游鞍山、海城、營(yíng)口、盤錦等城市及長(zhǎng)大、沈大高速公路發(fā)揮著重要作用，是一座以防洪、灌溉、工業(yè)供水為主，并結(jié)合供水進(jìn)行發(fā)電的大(2)型水利樞紐工程[1-3]。

葠窩水庫(kù)樞紐主體工程由重力式混凝土擋水壩、溢流壩、電站壩段和底孔四部分組成。壩頂高103.5m，最大壩高50.3m，壩頂長(zhǎng)532m。攔河壩共分31個(gè)壩段，其中1-4#、22-31#壩段為擋水壩段，長(zhǎng)217.3m；19-21#壩段為電站壩段，長(zhǎng)40.5m，壩后式電站，4-18#壩段為溢流壩段，長(zhǎng)274.2m，位于主河床，共14個(gè)溢流表孔，堰頂高程84.77m，設(shè)14扇12m×12m潛孔式弧形鋼閘門，固定卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)控制。在閘墩中間布置6個(gè)泄流底孔，底孔底檻高程為60.0m，孔口尺寸為3.5m×8.0m，設(shè)6扇平板鋼閘門。在2003年剛剛完成的除險(xiǎn)加固中，新增設(shè)了弧門檢修門，解決工作閘門檢修時(shí)間不夠的問題；更新了備用電源系統(tǒng)，解決了備用電源容量小的問題；更換了門機(jī)，保證了底孔工作門和檢修門的啟閉力；增加了啟閉長(zhǎng)廊，改善了弧門啟閉機(jī)的工作環(huán)境；在弧門梁格上打孔，解決積水銹蝕問題；增加了溢流壩6孔閘門集中控制和遠(yuǎn)程電視監(jiān)控(2.5km)系統(tǒng)等。底孔啟閉機(jī)型式由原來(lái)的固定卷?yè)P(yáng)式更新為移動(dòng)門機(jī)[4-6]。

葠窩水庫(kù)位按300a一遇洪水設(shè)計(jì)，10000a一遇洪水校核。相應(yīng)水位為100.8m及102.0m。水庫(kù)最大泄流量23150m3/s。

2 門槽原始測(cè)量數(shù)據(jù)的保留

2.1 對(duì)原始數(shù)據(jù)的檢測(cè)

由于歷史的原因，在葠窩水庫(kù)弧形工作閘門的上游未設(shè)置檢修閘門及門槽，又加上年久失修，工作閘門出現(xiàn)漏水等問題，給閘門的運(yùn)行和檢修帶來(lái)諸多不便，為了解決工作弧形閘門檢修及更換水封等問題，此次改造工程中設(shè)計(jì)人員勘查現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況后增設(shè)了14孔檢修閘門門槽和1孔檢修工作閘門以及對(duì)原有的弧形工作閘門門槽埋件進(jìn)行拆除和重新制造和安裝。根據(jù)設(shè)計(jì)給出的樁號(hào)0+0.6m的位置測(cè)設(shè)出門槽中心線以及根據(jù)原有工作弧形閘門的實(shí)際位置測(cè)設(shè)孔口中心線，工作閘門孔口中心線與門槽中心線應(yīng)保持一致，根據(jù)孔口中心線測(cè)設(shè)出門槽兩側(cè)在側(cè)墻上的相對(duì)位置，對(duì)原有的弧形工作閘門門槽二期混凝土進(jìn)行鑿除至設(shè)計(jì)尺寸，以便實(shí)現(xiàn)門槽埋件的安裝及安裝后重新進(jìn)行混凝土的澆筑，從而實(shí)現(xiàn)工作閘門與重新安裝后的埋件幾何尺寸相吻合的需要，進(jìn)而保證閘門的封水和運(yùn)行的穩(wěn)定性。因此在弧形工作閘門門槽二期混凝土拆除前,對(duì)閘門鋼絲繩松緊度進(jìn)行調(diào)整、校核，將兩側(cè)鋼絲繩受力點(diǎn)保持同步后，再對(duì)閘門進(jìn)行測(cè)量。

閘門的測(cè)量，包括測(cè)出每個(gè)閘門鉸支座相對(duì)坐標(biāo)，對(duì)每個(gè)弧形閘門兩端弧形面板進(jìn)行測(cè)量，找出孔中心線，測(cè)量出底坎的水平度、弧門支鉸高程、里程，并做好記錄，然后將水封拆除，把牽引鋼絲繩松開，使閘門處于自由狀態(tài)，用儀器檢測(cè)兩側(cè)邊導(dǎo)軌與閘門的距離，計(jì)算出理論與實(shí)際的誤差。將所測(cè)的數(shù)據(jù)分析最終確定孔口中心線、高程、里程[7]。

閘門軌跡及支鉸位置和孔口中心線位置測(cè)量：根據(jù)壩頂部的測(cè)量點(diǎn)，采用全站儀或經(jīng)緯儀將坐標(biāo)點(diǎn)引到每孔溢洪道下游的溢流面上，在溢洪道中心增加觀測(cè)點(diǎn)，每孔設(shè)一個(gè)，然后將全站儀架于此觀測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行觀測(cè)閘門面板兩端坐標(biāo)，每500mm測(cè)一點(diǎn)，如遇障礙物時(shí)，可調(diào)整距離。同時(shí)利用該溢流孔處的坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量閘墩門槽及鋼支鉸的相對(duì)坐標(biāo)，測(cè)量人員站在弧形門上，安全繩掛于閘門上，將測(cè)量點(diǎn)繪于圖紙上。此測(cè)量數(shù)據(jù)即為閘門的實(shí)際軌跡。

在拆除前要對(duì)原底坎進(jìn)行平面度的測(cè)量，通過測(cè)量可以得到原門槽中心線(底坎)、孔口中心線及底坎高程返至合適位置保留并作有標(biāo)記。

2.2 門槽中心線的測(cè)設(shè)

在底坎兩端與邊導(dǎo)板連接處用彎尺分中，用畫針留出中心點(diǎn)標(biāo)記，用鋼板尺在中心點(diǎn)的垂直方向上在邊墻上畫垂線，然后用經(jīng)緯儀在門槽即底坎的中心架設(shè)經(jīng)緯儀，觀察底坎兩端與中心點(diǎn)的是否重合，這是檢驗(yàn)底坎是否保持直線度，并記錄在案。同時(shí)要觀察底坎中心是否與門葉底緣中心是否保持平行，若出現(xiàn)底坎中心與門葉底緣中心不平行度甚至較大的傾斜，要在重新放線過程中要得以糾正，把重新調(diào)整后的底坎測(cè)設(shè)中心點(diǎn)用油漆筆返到側(cè)墻上，并要保留檢驗(yàn)點(diǎn)，每側(cè)可著重留兩點(diǎn)標(biāo)記(兩點(diǎn)必須在邊導(dǎo)板的鑿除范圍之外)，以便在安裝過程中得以控制。新門槽埋件安裝時(shí)的基準(zhǔn)即門槽中心線(底坎)、底坎高程要以測(cè)設(shè)后預(yù)留門槽中心線與高程點(diǎn)作安裝基準(zhǔn)。

2.3 孔口中心線的測(cè)設(shè)

該工程的金屬結(jié)構(gòu)改造是保留原有弧門，拆除原有邊導(dǎo)板及底坎，因?yàn)樵缌鲏位⌒伍l門與埋件的安裝偏差較大，因此新埋件的安裝以弧門的運(yùn)行軌跡為基礎(chǔ)，以弧門中心線為基準(zhǔn)，采用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)邊導(dǎo)板安裝進(jìn)行指導(dǎo)。用鋼盤尺以底坎兩端的中心點(diǎn)測(cè)量出底坎實(shí)際的長(zhǎng)度(圖紙?jiān)O(shè)計(jì)尺寸為12m)，此時(shí)測(cè)量的中心點(diǎn)為原孔口中心點(diǎn)，在底坎一端立經(jīng)緯儀，測(cè)量出經(jīng)過孔口中心點(diǎn)的底坎的垂線，作為原孔口中心線，做好標(biāo)記以方便與門葉中心線進(jìn)行比照。

2.4 底坎高程的測(cè)設(shè)

采用高程傳遞法，即在壩面上和底坎上同時(shí)架設(shè)水準(zhǔn)儀或經(jīng)緯儀，向下返大尺，在保證大尺充分垂直和牽引力的情況下兩臺(tái)儀器同時(shí)讀數(shù)，通過測(cè)量的數(shù)據(jù)計(jì)算出底坎的實(shí)際高程(即原底坎與設(shè)計(jì)的差值)。在原底坎平面度較好的情況下(高程差在±5mm以內(nèi))，由底坎兩端翼緣及中心向上返等距離線(500mm以下)，標(biāo)記在邊墻上，如果標(biāo)記點(diǎn)在混凝土鑿除范圍內(nèi)，用水準(zhǔn)儀將標(biāo)記點(diǎn)平移到鑿除范圍外邊墻上。如果原底坎平面度偏差較大，超過規(guī)范允許范圍，則從水庫(kù)高程基準(zhǔn)點(diǎn)重新測(cè)量，底坎中心高程為：84.77m。

3 新安裝門槽基準(zhǔn)的確定

3.1 門葉的分中

用鋼盤尺在閘門底部門葉面板上分中，畫中門葉中心線，注意分中時(shí)盡量選擇面板邊緣比較完整的部分。

3.2 底坎中心與門葉中心實(shí)測(cè)偏差

將閘門啟升，底緣距底坎高度為110mm、1200mm、2000mm時(shí)測(cè)量閘門頂部、底部面板邊緣與邊導(dǎo)板距離，以下是參窩水庫(kù)工程溢流壩6#弧門升降時(shí)的數(shù)據(jù)見表1。

表1 6#弧門升降時(shí)的數(shù)據(jù)見表

通過門葉的升降得出結(jié)論：門葉中心與底坎中心偏差接近13mm。

3.3 閘門底緣檢測(cè)

在門葉底緣距底坎2m范圍內(nèi)，南側(cè)低，北側(cè)高，相對(duì)高差6.5mm。

3.4 門葉運(yùn)行情況

在溢流面上架設(shè)經(jīng)緯儀，在閘門底緣中心做標(biāo)記，閘門啟閉過程中跟蹤觀測(cè)標(biāo)記點(diǎn)，基本沒有發(fā)生偏移，說(shuō)明閘門運(yùn)行平穩(wěn)。

3.5 兩個(gè)中心的復(fù)合

反復(fù)啟閉閘門觀察門葉中心線與原孔口中心線的偏離情況，并做記錄，如果數(shù)據(jù)偏差較穩(wěn)定且不大15mm時(shí)，按此時(shí)門葉中心線確定孔口中心線，當(dāng)測(cè)得數(shù)據(jù)偏差不穩(wěn)定，且數(shù)值超過15mm時(shí)，需將數(shù)據(jù)進(jìn)行分析決定新的孔口中心線。

3.6 安裝邊導(dǎo)板線架

測(cè)設(shè)出門槽孔口中心線以后，在門槽中心點(diǎn)或者在底坎距離側(cè)墻500mm的位置上立經(jīng)緯儀，在側(cè)墻上用電錘鉆眼，然后用準(zhǔn)備好的膨脹螺栓把線架固定好，要檢查線架的牢固性。同時(shí)用水準(zhǔn)儀監(jiān)測(cè)四個(gè)線架是否在同一高程上，掛好線架以后拉大尺同時(shí)用經(jīng)緯儀測(cè)量出從孔口中心至邊墻兩端預(yù)留出的距離(也是兩端安裝時(shí)的掛線基準(zhǔn)點(diǎn))用鋸條割好切口，以便為安裝時(shí)留有標(biāo)記[8]。

4 底坎及邊導(dǎo)板的安裝

4.1 工作門底坎安裝

根據(jù)上面測(cè)得的數(shù)據(jù)，新安裝底坎中心向北側(cè)偏移6mm進(jìn)行安裝，保證門葉完全落下時(shí)，門葉中心與底坎中心一致。

底坎安裝前，把預(yù)埋筋焊成整體支架，架面高程低于底坎底面10-20mm留出調(diào)整空間，底坎的安裝中心線是利用已有的門槽中心線和孔口中心線來(lái)控制的，底坎中心線對(duì)門槽中心線和孔口中心線偏差均不得超過±2mm，底坎吊裝就位時(shí)，利用調(diào)整螺栓調(diào)整底坎至規(guī)定高程，利用門槽兩側(cè)的控制點(diǎn)，拉三條相互平行的鋼線(其中一條為中心線、另二條在中心線的兩側(cè)，控制底坎兩側(cè)高程)，每隔0.5m測(cè)量一點(diǎn)，以保證底坎高程，高程誤差控制在±1mm以內(nèi)，工作面組合處錯(cuò)位控制在1mm以內(nèi)，工作面的扭曲根據(jù)工作面寬而定，最大不超過2mm。用線架的方式調(diào)整完底坎以后不要加固，一定要用水準(zhǔn)儀重新測(cè)量一遍，因?yàn)榈卓苍介L(zhǎng)，線架所產(chǎn)生的塌拉度也就越大，用線架的找正方法僅適用于粗基準(zhǔn)的調(diào)整，不適用于精基準(zhǔn)的要求，尤其是在底坎中間的位置上要比兩端至少低2mm。這也是多年來(lái)安裝埋件得出的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值[9]。

4.2 弧門埋件的安裝

首先進(jìn)行預(yù)留槽處理，拆除原邊導(dǎo)板后，在一期混凝土上按圖紙要求植加固筋，保證外露錨筋有足夠搭接長(zhǎng)度。通過測(cè)量給出閘門中心線，根據(jù)施工圖紙確定幾個(gè)安裝控制點(diǎn)，分別在邊導(dǎo)板下端的兩側(cè)，由控制點(diǎn)構(gòu)成的控制面距邊導(dǎo)板工作面50-100mm，由此可控制埋件的垂直和扭曲度。另外控制邊導(dǎo)板止水座板中心與支鉸中心的半徑也是安裝的關(guān)鍵，必須給出控制點(diǎn)，在側(cè)墻上放出一條垂直的基準(zhǔn)線，用三角函數(shù)計(jì)算出邊導(dǎo)板止水座板中心到基準(zhǔn)線的理論距離，根據(jù)此數(shù)據(jù)用鋼卷尺用力拉緊直接找出此控制點(diǎn)。在安裝前根據(jù)編號(hào)做出組裝記號(hào)，根據(jù)編號(hào)自下而上安裝，先調(diào)整好下節(jié)并加以固定，再吊上一節(jié)，側(cè)止水座板在工作范圍內(nèi)，對(duì)孔口中心線安裝偏差不超過±2mm，在工作范圍外時(shí)，對(duì)孔口中心線安裝偏差不超過(-2mm，+4mm)，軌面扭曲值根據(jù)工作范圍內(nèi)表面寬度決定，一般不超過2mm。

5 新門槽埋件安裝后的測(cè)量

底坎安裝后測(cè)量數(shù)據(jù)，以參窩水庫(kù)工程溢流壩6#弧形門測(cè)量的數(shù)據(jù)為例見圖1。

5.1 底坎絕對(duì)高程

底坎安裝驗(yàn)收時(shí)，測(cè)量過程及結(jié)果如下：由北岸壩頂基準(zhǔn)點(diǎn)A(高程：103.71894)，向9#燈柱觀測(cè)點(diǎn)B返點(diǎn)，高差116.94mm，得此點(diǎn)高程：103.602，儀器高為1223.5mm，

在孔口上方返與儀器視線同高點(diǎn)C，用盤尺拉出與D點(diǎn)距離，為18730mm，D點(diǎn)為底坎高程留在邊墻上的標(biāo)記點(diǎn)，與底坎高程差為1326.5mm，因此得出底坎絕對(duì)高程：

B-(Lcd-Lcb)-Lde=103.602-(18.730-1.2235)-1.3265=84.769比理論高程84.770低1mm。

圖1 底坎絕對(duì)高程測(cè)量示意圖

5.2 底坎中心的確定

底坎安裝加固以后，落閘門，由于閘門底緣存在傾斜，通過對(duì)啟閉機(jī)卷筒的調(diào)整將傾斜從6.5mm，調(diào)整至2mm，此時(shí)門葉底緣從南至北13m基本水平，剩余的1m左右面板底緣存在一定變形，因此不再進(jìn)行調(diào)整。啟閉機(jī)調(diào)整后，門葉與邊導(dǎo)板的相對(duì)位置沒有發(fā)生改變,根據(jù)底坎中心對(duì)底坎進(jìn)行盤頭。

5.3 邊導(dǎo)板安裝后的驗(yàn)收

邊導(dǎo)板安裝以后要進(jìn)行整體驗(yàn)收，根據(jù)《水電卷5018-2004規(guī)范》要求邊導(dǎo)板的直線度不允許超過2mm，接頭錯(cuò)位不允許超過1mm。安裝后的邊導(dǎo)板從整體上防止出現(xiàn)棱形和平行四邊形，這是安裝的大忌，既要保證一側(cè)邊導(dǎo)板的直線度，又要保證邊導(dǎo)板的垂直度，要從兩側(cè)的基礎(chǔ)掛線檢測(cè)和整體綜合檢測(cè)來(lái)確定邊導(dǎo)板的安裝是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求以及安裝精度如何。同時(shí)預(yù)埋件與錨筋的焊接要合理、可靠，防止在澆筑中出現(xiàn)位移。只有在檢測(cè)達(dá)到合格以后才能進(jìn)行啟閉落閘試驗(yàn)：將門葉用啟閉機(jī)緩緩落到安裝后的底坎上，將閘門完全落在底坎上(注意底坎防腐漆的保護(hù))，觀察閘門中心與底坎中心的復(fù)合情況。人工對(duì)門葉兩側(cè)止水螺孔與邊導(dǎo)板的水平間距進(jìn)行測(cè)量，可以每間隔4-5個(gè)螺孔測(cè)量一組，測(cè)量數(shù)據(jù)做好記錄。安裝后的邊導(dǎo)板與門葉螺孔的距離是安裝水封以及對(duì)水封螺孔位置的確定起到關(guān)鍵的作用，它又是安裝新水封的重要有利依據(jù)和保證，安裝達(dá)到合格以后才能進(jìn)行下道工序。

6 橡膠水封及側(cè)輪的安裝

橡膠水封安裝時(shí)要先與水封壓板配鉆螺栓孔，因?yàn)槭歉脑旃こ?，螺栓孔的位置要充分考慮閘門門葉的實(shí)際情況，利用上面已測(cè)得數(shù)據(jù)，即門葉螺栓孔與邊導(dǎo)板的距離，在橡膠水封鉆孔時(shí)適量調(diào)整螺栓與水封球頭外緣的距離，以保證封水質(zhì)量和合適的壓縮量，水封壓縮量的大小直接關(guān)系到水封的壽命。閘門埋件及水封安裝后門體起升自如，封水效果較好。

7 結(jié) 語(yǔ)

閘門埋件及水封安裝后門體起升自如，運(yùn)行狀況良好，未出現(xiàn)因尺寸不穩(wěn)定造成的功能缺陷；未出現(xiàn)任何卡阻及傾斜的現(xiàn)象的發(fā)生，封水效果較好。此方案在金屬結(jié)構(gòu)門槽改造工程中得到了有效的應(yīng)用和推廣，具有可操作性和實(shí)用性。