張 彪

(遼寧水利土木工程咨詢有限公司，沈陽 110000)

1 工程概況

葠窩水庫位于遼寧省遼陽市東約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)投入運行，1974年全面竣工。水庫控制流域面積6175km2，總庫容7.91億m3，興利庫容5.08億m3，可保證下游10.67萬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，對保護下游鞍山、海城、營口、盤錦等城市及長大、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)合供水進行發(fā)電的大(2)型水利樞紐工程[1-3]。

葠窩水庫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532m。攔河壩共分31個壩段，其中1-4#、22-31#壩段為擋水壩段，長217.3m；19-21#壩段為電站壩段，長40.5m，壩后式電站，4-18#壩段為溢流壩段，長274.2m，位于主河床，共14個溢流表孔，堰頂高程84.77m，設(shè)14扇12m×12m潛孔式弧形鋼閘門，固定卷揚式啟閉機控制。在閘墩中間布置6個泄流底孔，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年剛剛完成的除險加固中，新增設(shè)了弧門檢修門，解決工作閘門檢修時間不夠的問題；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，保證了底孔工作門和檢修門的啟閉力；增加了啟閉長廊，改善了弧門啟閉機的工作環(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。底孔啟閉機型式由原來的固定卷揚式更新為移動門機[4-6]。

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

2 門槽原始測量數(shù)據(jù)的保留

2.1 對原始數(shù)據(jù)的檢測

由于歷史的原因，在葠窩水庫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，給閘門的運行和檢修帶來諸多不便，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)計人員勘查現(xiàn)場實際情況后增設(shè)了14孔檢修閘門門槽和1孔檢修工作閘門以及對原有的弧形工作閘門門槽埋件進行拆除和重新制造和安裝。根據(jù)設(shè)計給出的樁號0+0.6m的位置測設(shè)出門槽中心線以及根據(jù)原有工作弧形閘門的實際位置測設(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)孔口中心線測設(shè)出門槽兩側(cè)在側(cè)墻上的相對位置，對原有的弧形工作閘門門槽二期混凝土進行鑿除至設(shè)計尺寸，以便實現(xiàn)門槽埋件的安裝及安裝后重新進行混凝土的澆筑，從而實現(xiàn)工作閘門與重新安裝后的埋件幾何尺寸相吻合的需要，進而保證閘門的封水和運行的穩(wěn)定性。因此在弧形工作閘門門槽二期混凝土拆除前,對閘門鋼絲繩松緊度進行調(diào)整、校核，將兩側(cè)鋼絲繩受力點保持同步后，再對閘門進行測量。

閘門的測量，包括測出每個閘門鉸支座相對坐標(biāo)，對每個弧形閘門兩端弧形面板進行測量，找出孔中心線，測量出底坎的水平度、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)，用儀器檢測兩側(cè)邊導(dǎo)軌與閘門的距離，計算出理論與實際的誤差。將所測的數(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量：根據(jù)壩頂部的測量點，采用全站儀或經(jīng)緯儀將坐標(biāo)點引到每孔溢洪道下游的溢流面上，在溢洪道中心增加觀測點，每孔設(shè)一個，然后將全站儀架于此觀測點，進行觀測閘門面板兩端坐標(biāo)，每500mm測一點，如遇障礙物時，可調(diào)整距離。同時利用該溢流孔處的坐標(biāo)點進行測量閘墩門槽及鋼支鉸的相對坐標(biāo)，測量人員站在弧形門上，安全繩掛于閘門上，將測量點繪于圖紙上。此測量數(shù)據(jù)即為閘門的實際軌跡。

在拆除前要對原底坎進行平面度的測量，通過測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，用畫針留出中心點標(biāo)記，用鋼板尺在中心點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的是否重合，這是檢驗底坎是否保持直線度，并記錄在案。同時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)整后的底坎測設(shè)中心點用油漆筆返到側(cè)墻上，并要保留檢驗點，每側(cè)可著重留兩點標(biāo)記(兩點必須在邊導(dǎo)板的鑿除范圍之外)，以便在安裝過程中得以控制。新門槽埋件安裝時的基準(zhǔn)即門槽中心線(底坎)、底坎高程要以測設(shè)后預(yù)留門槽中心線與高程點作安裝基準(zhǔn)。

2.3 孔口中心線的測設(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，因為原溢流壩弧形閘門與埋件的安裝偏差較大，因此新埋件的安裝以弧門的運行軌跡為基礎(chǔ)，以弧門中心線為基準(zhǔn)，采用實測數(shù)據(jù)對邊導(dǎo)板安裝進行指導(dǎo)。用鋼盤尺以底坎兩端的中心點測量出底坎實際的長度(圖紙設(shè)計尺寸為12m)，此時測量的中心點為原孔口中心點，在底坎一端立經(jīng)緯儀，測量出經(jīng)過孔口中心點的底坎的垂線，作為原孔口中心線，做好標(biāo)記以方便與門葉中心線進行比照。

2.4 底坎高程的測設(shè)

采用高程傳遞法，即在壩面上和底坎上同時架設(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儀器同時讀數(shù)，通過測量的數(shù)據(jù)計算出底坎的實際高程(即原底坎與設(shè)計的差值)。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)記點在混凝土鑿除范圍內(nèi)，用水準(zhǔn)儀將標(biāo)記點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，則從水庫高程基準(zhǔn)點重新測量，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測偏差

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

表1 6#弧門升降時的數(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

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

3.4 門葉運行情況

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標(biāo)記點，基本沒有發(fā)生偏移，說明閘門運行平穩(wěn)。

3.5 兩個中心的復(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，按此時門葉中心線確定孔口中心線，當(dāng)測得數(shù)據(jù)偏差不穩(wěn)定，且數(shù)值超過15mm時，需將數(shù)據(jù)進行分析決定新的孔口中心線。

3.6 安裝邊導(dǎo)板線架

測設(shè)出門槽孔口中心線以后，在門槽中心點或者在底坎距離側(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。同時用水準(zhǔn)儀監(jiān)測四個線架是否在同一高程上，掛好線架以后拉大尺同時用經(jīng)緯儀測量出從孔口中心至邊墻兩端預(yù)留出的距離(也是兩端安裝時的掛線基準(zhǔn)點)用鋸條割好切口，以便為安裝時留有標(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)上面測得的數(shù)據(jù)，新安裝底坎中心向北側(cè)偏移6mm進行安裝，保證門葉完全落下時，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控制的，底坎中心線對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，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，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測量一點，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)儀重新測量一遍，因為底坎越長，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。這也是多年來安裝埋件得出的經(jīng)驗數(shù)值[9]。

4.2 弧門埋件的安裝

首先進行預(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度。通過測量給出閘門中心線，根據(jù)施工圖紙確定幾個安裝控制點，分別在邊導(dǎo)板下端的兩側(cè)，由控制點構(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，在側(cè)墻上放出一條垂直的基準(zhǔn)線，用三角函數(shù)計算出邊導(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。在安裝前根據(jù)編號做出組裝記號，根據(jù)編號自下而上安裝，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)，對孔口中心線安裝偏差不超過±2mm，在工作范圍外時，對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量

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

5.1 底坎絕對高程

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

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

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 底坎絕對高程測量示意圖

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，通過對啟閉機卷筒的調(diào)整將傾斜從6.5mm，調(diào)整至2mm，此時門葉底緣從南至北13m基本水平，剩余的1m左右面板底緣存在一定變形，因此不再進行調(diào)整。啟閉機調(diào)整后，門葉與邊導(dǎo)板的相對位置沒有發(fā)生改變,根據(jù)底坎中心對底坎進行盤頭。

5.3 邊導(dǎo)板安裝后的驗收

邊導(dǎo)板安裝以后要進行整體驗收，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)掛線檢測和整體綜合檢測來確定邊導(dǎo)板的安裝是否達到設(shè)計要求以及安裝精度如何。同時預(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。只有在檢測達到合格以后才能進行啟閉落閘試驗：將門葉用啟閉機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)，觀察閘門中心與底坎中心的復(fù)合情況。人工對門葉兩側(cè)止水螺孔與邊導(dǎo)板的水平間距進行測量，可以每間隔4-5個螺孔測量一組，測量數(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，安裝達到合格以后才能進行下道工序。

6 橡膠水封及側(cè)輪的安裝

橡膠水封安裝時要先與水封壓板配鉆螺栓孔，因為是改造工程，螺栓孔的位置要充分考慮閘門門葉的實際情況，利用上面已測得數(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

閘門埋件及水封安裝后門體起升自如，運行狀況良好，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，具有可操作性和實用性。