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【摘要】小湾水电站大坝工程金属结构安装的形式多样，精度要求高。本文详细介绍了不同安装项目的特点、技术要求、测量方法和创新思路。
【关键词】水电站 金属结构 水工闸门 质量控制 安装测量
1、金属结构安装简介
小湾水电站大坝工程是世界上已建成的最高双曲拱坝之一，安装工程内容、形式多样，为适应高压、高流速的复杂水流条件，采用了多项先进技术，工艺复杂，精度要求高。金属结构安装贯穿大坝导流底孔、中孔，放空底孔，泄洪中孔、表孔以及至坝顶的全高度范围，作业部位狭窄，影响因素多，与大坝混凝土浇筑联系紧密且干扰大。
2、控制测量
安装工作前，应测量专用控制网的基准点，并以基准点布设专用控制网。在安装部位设置专用控制网基准点，利用大坝施工测量控制点采用双已知方向极坐标法两测回测设基准点三维坐标，距离和高差采用正倒镜往返观测。
设全站仪的标称精度为：ms=±（2mm+2mm/km*D）、mα=±2″、mβ=±2″，斜距S≤450m（取S=450m进行计算），则基准点的点位中误差为±5.2mm，高程中误差为±4.4mm。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。
以基准点测设安装主轴线控制点后，再用主轴线控制点测设安装专用控制网。因距离较短时，全站仪测角精度优于测距精度，同时为了利用控制网几何图形校核控制点之间的相对误差，一般采用方向交会法、差值测距或钢尺量代替直接测距布设成矩形大地网或正交轴线网或由它们组成的混合网。
3、孔身钢衬安装测量
放空底孔和泄洪中孔孔身段均设有钢衬，分成若干节制作后在现场安装。钢衬安装精度要求为：首装节里程偏差≤±5mm，底板内表面高程偏差≤±5mm，首装节管口垂直度偏差≤±3mm，与闸门门框相连的断面端部水平偏差≤±4mm，高程偏差≤±2mm。
大坝浇筑至安装工作面时布设专用控制网。由于钢衬进口端与上游倾斜检修门连接，出口端与弧形工作门连接，因此采取“整体布网，分别控制”的原则统一布设起算基准点。
钢衬支架安装完成后，采用极坐标法精确放样出里程和轴线控制点。对放样点相对位置关系进行量距检验，确保相邻安装控制点的距离≤2mm。
钢衬首装节验收包括两端里程、对孔轴线偏距、底面高程和平整度、端面垂直度。其中高程、里程、偏距的验收采用极坐标法进行，端面垂直度采用挂重锤钢丝的方法直接量取。其它节验收的方法与首装节相同。
4、平面封堵门安装测量
导流底孔和中孔进口处均设有竖直平面滑动闸门。主要精度要求为：底坎工作面平整度≤±2mm，主轨工作段对孔中心线偏差≤±3mm，对门槽中心线偏差[0，+2]mm。
底坎安装前采用拨角量距法放样出孔轴线和里程控制线，量距使用的长钢尺必须经过检定。底坎安装完后采用拨角量距法对门槽进行放样。放样时需对同侧各放样点间的距离和异侧对应放样点的距离进行量距检查，距离误差应小于1mm。轨道基础节验收时直接利用放样点量取基础节底部的偏移值，再用挂垂线的方法检测轨道的垂直度。对于加高节的验收，采用挂垂线的方法。
门楣的安装采用相对控制的方法。在门楣止水中心线前紧绷一根钢丝，调整钢丝对门槽止水的距离，使钢丝平行于门槽中心线，量取门楣止水对钢丝的距离，即可计算出门楣止水对门槽中心线的距离偏差。采用悬挂长钢尺测出门楣止水中心的高程偏差，减去对应断面上底坎止水高程偏差，即为门楣止水中心对底坎止水的距离偏差。
5、弧形工作门安装测量
导流底孔和中孔、放空底孔和泄洪中孔均设计有潜孔式弧形闸门，采用摇摆式液压启闭机操作。主要精度指标：铰座中心对孔口中心线偏差≤±1mm，里程偏差≤±1.5mm，高程；偏差≤1.5mm，铰座同轴度≤1mm，铰座轴孔倾斜≤1/1000，铰轴中心至面板外缘的曲率半径允许偏差≤±1mm，两侧半径相对差≤1.5mm；门楣里程允许偏差±1mm，门楣止水中心至底坎面距离允许偏差±1mm；侧止水座板工作范围内对孔口中心的允许偏差[-1，+2]mm，底坎工作面一端对另一端的高差≤2mm。坝身表孔设计有露顶式弧形闸门，采用悬挂式液压启闭机操作。闸门安装精度为：两铰座轴线同轴度≤2mm，铰轴中心至面板外缘的曲率半径允许偏差±5mm，两侧半径相对差≤3mm；其余限差要求与其它工作门相同。
弧形工作门的安装主要在三个高程面进行，从下至上依次为：底坎、支撑大梁、启闭机，因此其安装控制网的布设同样分三个层面进行传递。首先在底板布设矩形大地网，然后采用“双丝法”将平面坐标传递至支撑大梁安装工作平台，最后同样采用“双丝法”将坐标传递至启闭机室底板上。为精确测量双丝坐标，采用方向前方交会法或量距极坐标法。距离较长时，可采用方向交会法或测距极坐标法。高程控制测量采用钢带尺竖直传高法进行。
6、倾斜检修门安装测量
倾斜检修门底槛的安装测量与竖直平板闸门相同。门槽、侧轨、副轨、门楣的安装测量和验收方法与专用控制网的延伸相似。整体门槽是检修门运行的关键部件，精度指标包括：主轨对门槽中心线偏差[+0.5，0]mm，反轨止水对门槽中心线偏差[+1，-0.5]mm；主轨中心对孔口中心偏差≤±0.75mm，左右主轨中心距离偏差≤±1.5mm，反轨止水对孔口中心偏差≤±0.75mm；左、右止水板水封工作表面平面度≤0.5mm。
倾斜检修闸门的安装测量无论在精度控制还是现场测量作业都非常复杂，需要测量人员以异常的敬业精神、责任心和高度的操作技能才能完成。具体操作过程可以参见陶维锋和宋英撰写发表在葛洲坝集团科技（2009年第4期）上的文章《小湾水电站大坝工程2号放空底孔检修门安装测量》。
锁定轨道位于门槽副轨顶部，为两条水平的平行轨道梁。采用与起算基准点相同的方法测设锁定轨道安装测量控制点。用极坐标法放样出轨道轴线点、孔中心线点，并用水准测量方法测出各点高程。其中：轨道中心线跨距≤±2mm，长度中心对孔口中心线的距离偏差≤±3mm，轨道顶面高程偏差≤±5mm，轨道左右端相对高程差≤3mm。
7、坝顶门机轨道安装测量
以两岸坝肩施工控制网为起算点布设二等附合导线，导线点高程采用几何水准测量。导线点位于轨道下游侧附近。先导线点放样下游轨道的安装控制点，再以下游轨道的安装控制点为基准放样出同断面上游轨道安装控制点，控制点间距使用经检定的长钢尺量距校核。轨道安装控制点高程采用二等水准测量的方法进行。
8、结束语
金属结构安装测量是一种精度较高的施工测量工作，具有一定的特殊性。作业时应：根据结构类型选择控制网的布设方式；结合安装场地选择控制点位置； 根据安装精度、工艺确定控制网是否需要延展及延展的方法和程序；采用方向交会，采用差分测距代替直接测距或利用钢尺量距；不同高程层面坐标传递多采用双丝或三丝法进行，高程传递采用钢带尺竖直传高；测量仪器和工具使用前应进行自检。
【参考文献】
[1]DL/T 5173-2012，水电水利工程施工测量规范[S]. 北京：中国电力出版社，2012.
[2]陶维锋，李聚芳，朱德河.小湾水电站导流底孔弧形閘门系统安装测控[J] ，黄河水利职业技术学院学报，2009，21（2）：14-16.
[3]陶维锋，宋英. 小湾水电站大坝工程2号放空底孔检修门安装测量[J] ，葛洲坝集团科技，2009， 2009（4）：55-58.
【关键词】水电站 金属结构 水工闸门 质量控制 安装测量
1、金属结构安装简介
小湾水电站大坝工程是世界上已建成的最高双曲拱坝之一，安装工程内容、形式多样，为适应高压、高流速的复杂水流条件，采用了多项先进技术，工艺复杂，精度要求高。金属结构安装贯穿大坝导流底孔、中孔，放空底孔，泄洪中孔、表孔以及至坝顶的全高度范围，作业部位狭窄，影响因素多，与大坝混凝土浇筑联系紧密且干扰大。
2、控制测量
安装工作前，应测量专用控制网的基准点，并以基准点布设专用控制网。在安装部位设置专用控制网基准点，利用大坝施工测量控制点采用双已知方向极坐标法两测回测设基准点三维坐标，距离和高差采用正倒镜往返观测。
设全站仪的标称精度为：ms=±（2mm+2mm/km*D）、mα=±2″、mβ=±2″，斜距S≤450m（取S=450m进行计算），则基准点的点位中误差为±5.2mm，高程中误差为±4.4mm。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。
以基准点测设安装主轴线控制点后，再用主轴线控制点测设安装专用控制网。因距离较短时，全站仪测角精度优于测距精度，同时为了利用控制网几何图形校核控制点之间的相对误差，一般采用方向交会法、差值测距或钢尺量代替直接测距布设成矩形大地网或正交轴线网或由它们组成的混合网。
3、孔身钢衬安装测量
放空底孔和泄洪中孔孔身段均设有钢衬，分成若干节制作后在现场安装。钢衬安装精度要求为：首装节里程偏差≤±5mm，底板内表面高程偏差≤±5mm，首装节管口垂直度偏差≤±3mm，与闸门门框相连的断面端部水平偏差≤±4mm，高程偏差≤±2mm。
大坝浇筑至安装工作面时布设专用控制网。由于钢衬进口端与上游倾斜检修门连接，出口端与弧形工作门连接，因此采取“整体布网，分别控制”的原则统一布设起算基准点。
钢衬支架安装完成后，采用极坐标法精确放样出里程和轴线控制点。对放样点相对位置关系进行量距检验，确保相邻安装控制点的距离≤2mm。
钢衬首装节验收包括两端里程、对孔轴线偏距、底面高程和平整度、端面垂直度。其中高程、里程、偏距的验收采用极坐标法进行，端面垂直度采用挂重锤钢丝的方法直接量取。其它节验收的方法与首装节相同。
4、平面封堵门安装测量
导流底孔和中孔进口处均设有竖直平面滑动闸门。主要精度要求为：底坎工作面平整度≤±2mm，主轨工作段对孔中心线偏差≤±3mm，对门槽中心线偏差[0，+2]mm。
底坎安装前采用拨角量距法放样出孔轴线和里程控制线，量距使用的长钢尺必须经过检定。底坎安装完后采用拨角量距法对门槽进行放样。放样时需对同侧各放样点间的距离和异侧对应放样点的距离进行量距检查，距离误差应小于1mm。轨道基础节验收时直接利用放样点量取基础节底部的偏移值，再用挂垂线的方法检测轨道的垂直度。对于加高节的验收，采用挂垂线的方法。
门楣的安装采用相对控制的方法。在门楣止水中心线前紧绷一根钢丝，调整钢丝对门槽止水的距离，使钢丝平行于门槽中心线，量取门楣止水对钢丝的距离，即可计算出门楣止水对门槽中心线的距离偏差。采用悬挂长钢尺测出门楣止水中心的高程偏差，减去对应断面上底坎止水高程偏差，即为门楣止水中心对底坎止水的距离偏差。
5、弧形工作门安装测量
导流底孔和中孔、放空底孔和泄洪中孔均设计有潜孔式弧形闸门，采用摇摆式液压启闭机操作。主要精度指标：铰座中心对孔口中心线偏差≤±1mm，里程偏差≤±1.5mm，高程；偏差≤1.5mm，铰座同轴度≤1mm，铰座轴孔倾斜≤1/1000，铰轴中心至面板外缘的曲率半径允许偏差≤±1mm，两侧半径相对差≤1.5mm；门楣里程允许偏差±1mm，门楣止水中心至底坎面距离允许偏差±1mm；侧止水座板工作范围内对孔口中心的允许偏差[-1，+2]mm，底坎工作面一端对另一端的高差≤2mm。坝身表孔设计有露顶式弧形闸门，采用悬挂式液压启闭机操作。闸门安装精度为：两铰座轴线同轴度≤2mm，铰轴中心至面板外缘的曲率半径允许偏差±5mm，两侧半径相对差≤3mm；其余限差要求与其它工作门相同。
弧形工作门的安装主要在三个高程面进行，从下至上依次为：底坎、支撑大梁、启闭机，因此其安装控制网的布设同样分三个层面进行传递。首先在底板布设矩形大地网，然后采用“双丝法”将平面坐标传递至支撑大梁安装工作平台，最后同样采用“双丝法”将坐标传递至启闭机室底板上。为精确测量双丝坐标，采用方向前方交会法或量距极坐标法。距离较长时，可采用方向交会法或测距极坐标法。高程控制测量采用钢带尺竖直传高法进行。
6、倾斜检修门安装测量
倾斜检修门底槛的安装测量与竖直平板闸门相同。门槽、侧轨、副轨、门楣的安装测量和验收方法与专用控制网的延伸相似。整体门槽是检修门运行的关键部件，精度指标包括：主轨对门槽中心线偏差[+0.5，0]mm，反轨止水对门槽中心线偏差[+1，-0.5]mm；主轨中心对孔口中心偏差≤±0.75mm，左右主轨中心距离偏差≤±1.5mm，反轨止水对孔口中心偏差≤±0.75mm；左、右止水板水封工作表面平面度≤0.5mm。
倾斜检修闸门的安装测量无论在精度控制还是现场测量作业都非常复杂，需要测量人员以异常的敬业精神、责任心和高度的操作技能才能完成。具体操作过程可以参见陶维锋和宋英撰写发表在葛洲坝集团科技（2009年第4期）上的文章《小湾水电站大坝工程2号放空底孔检修门安装测量》。
锁定轨道位于门槽副轨顶部，为两条水平的平行轨道梁。采用与起算基准点相同的方法测设锁定轨道安装测量控制点。用极坐标法放样出轨道轴线点、孔中心线点，并用水准测量方法测出各点高程。其中：轨道中心线跨距≤±2mm，长度中心对孔口中心线的距离偏差≤±3mm，轨道顶面高程偏差≤±5mm，轨道左右端相对高程差≤3mm。
7、坝顶门机轨道安装测量
以两岸坝肩施工控制网为起算点布设二等附合导线，导线点高程采用几何水准测量。导线点位于轨道下游侧附近。先导线点放样下游轨道的安装控制点，再以下游轨道的安装控制点为基准放样出同断面上游轨道安装控制点，控制点间距使用经检定的长钢尺量距校核。轨道安装控制点高程采用二等水准测量的方法进行。
8、结束语
金属结构安装测量是一种精度较高的施工测量工作，具有一定的特殊性。作业时应：根据结构类型选择控制网的布设方式；结合安装场地选择控制点位置； 根据安装精度、工艺确定控制网是否需要延展及延展的方法和程序；采用方向交会，采用差分测距代替直接测距或利用钢尺量距；不同高程层面坐标传递多采用双丝或三丝法进行，高程传递采用钢带尺竖直传高；测量仪器和工具使用前应进行自检。
【参考文献】
[1]DL/T 5173-2012，水电水利工程施工测量规范[S]. 北京：中国电力出版社，2012.
[2]陶维锋，李聚芳，朱德河.小湾水电站导流底孔弧形閘门系统安装测控[J] ，黄河水利职业技术学院学报，2009，21（2）：14-16.
[3]陶维锋，宋英. 小湾水电站大坝工程2号放空底孔检修门安装测量[J] ，葛洲坝集团科技，2009， 2009（4）：55-58.