三峽泄洪壩段弧形門門框安裝尺寸控制

1、三峽泄洪壩段弧形門門框安裝尺寸控制李惠民(葛洲壩集團(tuán)三峽指揮部機(jī)電管理部)摘要: 制定適合三峽大壩泄洪閘大型金屬結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)安裝尺寸檢測(cè)方法，是保證弧形門安裝質(zhì)量的基礎(chǔ)，設(shè)置測(cè)量基準(zhǔn)是弧形門埋件安裝中控制尺寸精度的重點(diǎn)。尺寸控制的基本方法是設(shè)置理想直線或基準(zhǔn)線，比較或測(cè)量理想直線與部件幾何尺寸之間的偏差值。測(cè)量基準(zhǔn)則分獨(dú)立設(shè)置和共用設(shè)置兩件。關(guān)鍵詞：弧形門；測(cè)量基準(zhǔn)；測(cè)量方法；公差；檢測(cè)項(xiàng)目三峽大壩設(shè)置22扇導(dǎo)流底孔弧形門和23扇深孔弧形門，每孔弧形門由門框、門體通過(guò)支鉸組成。支鉸分為鉸鏈、支鉸軸和支鉸座。每扇弧形門門框埋件由a底襯、底坎，b.側(cè)軌(側(cè)上水板)、側(cè)襯，c支撐大梁(支鉸座基礎(chǔ)錨栓架)

2、，d門楣等基本安裝單元組成。由于支鉸座與支撐大梁(支鉸座基礎(chǔ)錨栓架)安裝在一起，它們之間產(chǎn)生尺寸配合關(guān)系；所以每孔弧形門現(xiàn)場(chǎng)安裝質(zhì)量控制以支鉸座的鉸軸孔劃分成兩個(gè)部分：門體加鉸鏈，門框加支鉸座。按照國(guó)家DLT5018 94、SDJ2492 88等相關(guān)規(guī)范和設(shè)計(jì)圖紙的要求，結(jié)合弧形門設(shè)計(jì)和制造特點(diǎn)，以及工地施工條件，制定適合三峽大壩泄洪閘大型金屬結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)安裝尺寸檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和尺寸檢測(cè)方法，是保證弧形門安裝質(zhì)量的基礎(chǔ)，設(shè)置測(cè)量基準(zhǔn)是弧形門埋件安裝中控制尺寸精度的重點(diǎn)。1 尺寸測(cè)量方法弧形門埋沒件尺寸偏差是按照工程測(cè)量、基準(zhǔn)傳遞、誤差理淪、公差等系統(tǒng)理論要求，并考慮現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀況進(jìn)行控制的。埋件安裝前，先

3、在埋件上準(zhǔn)確測(cè)繪和刻畫部件中心線，然后根據(jù)各個(gè)埋件的安裝精度和檢測(cè)項(xiàng)目規(guī)定的公差要求設(shè)置測(cè)量基準(zhǔn)。其中，獨(dú)立設(shè)置測(cè)量基準(zhǔn)進(jìn)行尺寸測(cè)量的有底坎和底襯、側(cè)軌和側(cè)襯、門楣等埋件；共用測(cè)量基準(zhǔn)的有支鉸座、支鉸座基礎(chǔ)埋設(shè)件。尺寸控制采用的基本方法是設(shè)置理想直線或基準(zhǔn)線(中心線、水平線、垂直線)，比較或測(cè)量理想直線與部件幾何尺寸之間的偏差值。測(cè)量?jī)x器和量具的誤差與埋件的幾何尺寸公差帶寬應(yīng)滿足量值傳遞原則。1.1 支鉸座測(cè)量方法(1)軸孔偏差測(cè)量鉸座軸孔設(shè)計(jì)中心；測(cè)量人員按設(shè)計(jì)圖紙用全站儀在閘墩兩側(cè)墻壁上標(biāo)定支鉸座軸孔設(shè)計(jì)中心點(diǎn)；安裝人員在閘墩兩側(cè)墻壁上安裝鋼絲線的張拉基架，掛上0.3mm鋼絲線，并且在鋼絲

4、線兩端分別掛上重3kg鋼塊，用重力自然張緊。鉸座軸孔為埋想圓，在軸孔中心線正交4個(gè)方向上測(cè)量理想中心線與軸孔的孔壁之間距離；(軸孔偏差F級(jí)，標(biāo)準(zhǔn)公差=0.086mm，孔壁表面粗糙度Ra=3.2，軸孔平行度0.04mm)。測(cè)量數(shù)據(jù)：按水流方向分為左、右支鉸座，兩個(gè)支鉸座相對(duì)為內(nèi)側(cè)，不相鄰一側(cè)為外側(cè)，測(cè)量4組依次為左支鉸內(nèi)、左支鉸外、右支鉸內(nèi)、右支鉸外，每組測(cè)量4個(gè)點(diǎn)，n取1、2、3、4點(diǎn)（見圖1）。圖1支鉸座測(cè)量圖(2)誤差計(jì)算：Rn=Rn實(shí) R設(shè)，(R設(shè)支鉸座軸孔半徑)。左支鉸座或右支鉸座在X、Y方向的偏移是Rn=X或Y，依次記錄X、Y方向的Rn值，比較Rn，找出編號(hào)n中的偏差最大值。(3)支

5、鉸座軸孔傾斜度或偏差公差二SXmm/m，S底孔=1 148mm，S深孔=1 276mm。(4)兩支鉸座軸線同軸度計(jì)算：取X、Y方向的R1Rn最大值、或者Xmax或Ymax，兩支鉸座軸線同軸度=(5)支鉸座軸孔中心里程偏差Xmax=Rn(在水平方向取最大值)，(6)支鉸座軸孔中心高程偏差Ymax=Rn(在垂直方向取最大值)。1.2 支鉸座基礎(chǔ)(支撐大梁)測(cè)量方法(1)由于支鉸座與支鉸座基礎(chǔ)(支撐大梁)的尺寸配合精度高，先單獨(dú)埋設(shè)支鉸座基礎(chǔ)螺栓架(支撐大梁)，待混凝土凝固以后再安裝支鉸座。以支鉸座的軸孔設(shè)計(jì)中心線為理想直線，共用一個(gè)測(cè)量基準(zhǔn)安裝支鉸座基礎(chǔ)(支撐大梁)和支鉸座。共用理想中心線有以下特

6、點(diǎn)：支鉸座基礎(chǔ)(支撐大梁)與支鉸座軸孔中心線之間的水平和垂直距離1.0m，用鋼板尺延伸測(cè)量距離的優(yōu)點(diǎn)：a由兩個(gè)基準(zhǔn)的設(shè)置誤差變成一個(gè)基準(zhǔn)的誤差b只要保證了支鉸座基礎(chǔ)錨栓架或支撐大梁的安裝精度，支鉸座的安裝精度已經(jīng)確定=支鉸座基礎(chǔ)(支撐大梁)公差+支鉸座制造公差(1.5)；c支鉸座基礎(chǔ)(支撐大梁)與支鉸座的安裝誤差在一個(gè)方向上。支鉸座軸孔的理想中心線與支鉸座基礎(chǔ)(支撐大梁)之間的距離可以供安裝人員活動(dòng)，防止施工過(guò)程中碰撞鋼絲線，還便于金結(jié)埋件幾何尺寸的測(cè)量，所以實(shí)際施工中以支鉸座軸孔的設(shè)計(jì)中心線作為測(cè)量的理想基準(zhǔn)線。(2)埋件對(duì)孔口的中心線偏差，以經(jīng)緯儀的視線作為理想基準(zhǔn)線，用鋼板尺測(cè)量偏差，通

7、過(guò)數(shù)據(jù)整理獲得偏差值2公差和基準(zhǔn)誤差弧形門門框整體與弧形門之間產(chǎn)生空間公差配合，將弧形門上止水處作為裝配尺寸鏈的開口。測(cè)量基準(zhǔn)設(shè)置狀況直接影響埋件的安裝精度，最終影響弧形門與門框的配合。根據(jù)各個(gè)部件公差的大小，部件之間的公差配合關(guān)系選擇測(cè)量?jī)x器、測(cè)量方法以及測(cè)量基準(zhǔn)是保證安裝質(zhì)量的關(guān)鍵。以下用公差帶分析圖(圖2)討論部件之間的公差配合關(guān)系。2.1 公差圖中：L 底坎與支鉸座設(shè)計(jì)中心線之間的距離L1 部件之間實(shí)際最大距離L2 部件之間實(shí)際最小距離。公差帶討論：底坎里程、底坎高程的偏差=5mm，支鉸座軸孔中心線偏差=2mm；從圖中得知，底坎中心線偏差與支鉸座中心線偏差之間的最大水平距離=設(shè)計(jì)計(jì)算距

8、離+5+2，最小水平距離=設(shè)計(jì)計(jì)算距離 5 2；底坎中心線與支鉸座中心線之間距離的公差=7mm，公差帶寬14mm；2.2 基準(zhǔn)誤差圖2公差帶分析圖弧形門埤件的幾何尺寸大，測(cè)量基準(zhǔn)的設(shè)置方法直接關(guān)系埋件的尺寸控制精度，目前采用工程測(cè)量方法設(shè)置埋件的尺寸控制基準(zhǔn)。埋件安裝中應(yīng)用測(cè)量基準(zhǔn)控制埋件尺寸公差的方法有兩種：獨(dú)立使用尺寸測(cè)量基準(zhǔn)、共用尺寸測(cè)量基準(zhǔn)。(1)對(duì)安裝測(cè)量項(xiàng)目公差值大于儀器誤差的埋設(shè)部件，沒置獨(dú)立測(cè)量基準(zhǔn)。施工中按照大壩的坐標(biāo)系，用測(cè)量?jī)x器傳遞基準(zhǔn)，將基準(zhǔn)標(biāo)定在安裝埋件的各個(gè)部位附近，供安裝人員設(shè)置理想有線；在大壩坐標(biāo)系下使每個(gè)埋件成為一個(gè)獨(dú)立測(cè)量體系，避免設(shè)置埋件之間距離的尺寸檢測(cè)

9、項(xiàng)目，減少埋件公差成為測(cè)量基準(zhǔn)帶來(lái)的基準(zhǔn)誤差。例如、底坎中心線偏差5mm、公差帶寬10mm，以底坎中心線為基準(zhǔn)測(cè)量支鉸座軸承中心線偏差，底坎的中心線公差(10mm)將成為基準(zhǔn)誤差之 (忽略儀器誤差、測(cè)量誤差)，成為基準(zhǔn)的部件公差(10mm)大于被測(cè)件支鉸座的偏差2mm，理論上已經(jīng)不能保證支鉸座的安裝精度；所以，對(duì)于空間距離大又不能用直尺直接測(cè)量的大型埋件，一般采用大壩坐標(biāo)系給每個(gè)埋件沒置獨(dú)立測(cè)量基準(zhǔn)作為埋設(shè)部件的尺寸控制基點(diǎn)。(2)對(duì)安裝測(cè)量項(xiàng)目公差接近儀器誤差的部件，并且部件之間距離小的埋設(shè)部件，建立共用測(cè)量基準(zhǔn)，減少重復(fù)設(shè)置基準(zhǔn)的測(cè)量?jī)x器誤差。施工中自首先按照大壩的坐標(biāo)系，用測(cè)量?jī)x器進(jìn)行基

10、準(zhǔn)傳遞，并且將基準(zhǔn)標(biāo)定在選擇的某個(gè)部位附近，在這個(gè)部件上建立理想直線作為各部件的公共測(cè)量基準(zhǔn)，然后再用鋼板尺或其它直尺直接測(cè)量其它部什的尺寸偏差，可以減少重復(fù)設(shè)置基準(zhǔn)的儀器誤差。例如：支鉸座軸孔中心線偏差=2mm，支撐大梁的偏差=1.5mm，支鉸座基礎(chǔ)錨栓架偏差=2mm，而且，支鉸座與支鉸座基礎(chǔ)錨栓架(支撐大梁)之間還存在安裝尺寸的配合關(guān)系；此時(shí)，以支鉸座軸承設(shè)計(jì)中心線為部件的公共基準(zhǔn)控制支鉸座與支鉸座基礎(chǔ)錨栓架(支撐大梁)的安裝尺寸偏差，可以忽略支鉸座與支撐件的基準(zhǔn)誤差，各部件的公差值都是相對(duì)測(cè)量基準(zhǔn)的尺寸偏差，即：安裝公差=基準(zhǔn)誤差+測(cè)量誤差+實(shí)際偏差值。兩個(gè)部件之間的公差=甲部件的實(shí)測(cè)公

11、差(測(cè)量誤差+實(shí)際偏差值)+乙部件的實(shí)測(cè)公差(測(cè)量誤差+實(shí)際偏差值)。(3)注意：以測(cè)量基準(zhǔn)體系內(nèi)的任一部件的幾何尺寸為基準(zhǔn)測(cè)量另一測(cè)量基準(zhǔn)體系的部件的幾何尺寸時(shí)，部件的幾何尺寸公差將成為不可忽略的基準(zhǔn)誤差。3 存在問題(1)現(xiàn)行規(guī)范和一些施工質(zhì)量驗(yàn)收表格中的少數(shù)檢測(cè)項(xiàng)目以部件之間距離的公差值為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行尺寸控制，評(píng)價(jià)安裝部件的質(zhì)量等級(jí)和檢查部件的安裝精度。如果隨意設(shè)置部件之間距離公差的檢測(cè)項(xiàng)目，以大壩坐標(biāo)系中埋設(shè)的某個(gè)部件作為其它部件的測(cè)量基準(zhǔn)，成為基準(zhǔn)的某部件的安裝誤差將傳給其它部件(被測(cè)部件的公差=測(cè)量基準(zhǔn)誤差+成為基準(zhǔn)的部件公差+安裝部件的實(shí)測(cè)偏差)，見附表。(2)測(cè)量?jī)x器的精度與檢測(cè)項(xiàng)

12、目的偏差配合欠合理，測(cè)量?jī)x器自身的誤差偏大，檢測(cè)項(xiàng)目公差與測(cè)量?jī)x器誤差之間應(yīng)保持小于1/5的等級(jí)差。4 測(cè)量結(jié)果雖然埋件尺寸檢測(cè)項(xiàng)目的定義在測(cè)量概念上沒有統(tǒng)一，但是通過(guò)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量管理，采取施工隊(duì)自檢和測(cè)繪大隊(duì)復(fù)檢的兩級(jí)負(fù)責(zé)制，經(jīng)過(guò)測(cè)量實(shí)踐，最終采取在尺寸控制測(cè)量中使用設(shè)計(jì)理想線與實(shí)際測(cè)量線之間差值的比較方法，控制埋件的公差，取得了良好的測(cè)試數(shù)據(jù)。現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)應(yīng)該考慮設(shè)置基準(zhǔn)的具體情況，剔除讀取數(shù)據(jù)的誤差。例如，在基準(zhǔn)設(shè)置過(guò)程中，測(cè)量基準(zhǔn)標(biāo)志點(diǎn)直徑約1mm，樣沖眼直徑0.5mm，用于設(shè)置理想直線的鋼絲直徑0.3mm，鋼板尺或鋼卷尺的最小分度值為1mm，因此，0.3mm以下的偏差值是估讀數(shù)據(jù)。應(yīng)該杜絕實(shí)際偏差值95公差帶寬的測(cè)量數(shù)據(jù)，避免在分析測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)產(chǎn)生歧議。統(tǒng)計(jì)資料顯示，位于公差帶兩端的測(cè)量數(shù)據(jù)，實(shí)際偏差值75公差帶寬的測(cè)量數(shù)據(jù)占全部測(cè)量數(shù)據(jù)的25，尺寸控制的數(shù)據(jù)優(yōu)良率達(dá)到75。附表主要檢測(cè)項(xiàng)目表序號(hào)DL/T5018-94規(guī)范SDJ249.2-88項(xiàng)目公差標(biāo)準(zhǔn)值現(xiàn)場(chǎng)檢查項(xiàng)目公差施工值備注1支座鋼中心里程1.5支座大梁中心對(duì)設(shè)計(jì)控制線a1.52錨栓架里程錨栓架里程23錨栓架高程錨栓架高程24鉸座中心線對(duì)孔口中心線的距離1.5支鉸中心對(duì)孔口中心的距離a 1.55鉸座中心里程2支鉸座孔中心高程h103/70/69