CN103696410B - 齿轮齿条爬升式垂直升船机螺母柱高效安装方法及辅助装置 - Google Patents

Abstract

一种齿轮齿条爬升式垂直升船机螺母柱高效安装方法，该方法包括以下步骤：1）基准点布置；2）底部工装安装；3）两片螺母柱吊装；4）焊接线架；5）挂垂线；6）第一螺母柱高程方向调整加固；7）第一螺母柱侧向调整加固；8）第一螺母柱正向调整加固；9）第二螺母柱的高程方向、侧向及正向调整加固：10）立模板；11）预应力钢筋的安装；12）间隙灌浆；13）预应力钢筋张拉；14）最终安装质量验收；从而完成齿轮齿条爬升式垂直升船机螺母柱的高效安装。本发明还提供了安装的辅助装置。本发明提供的齿轮齿条爬升式垂直升船机螺母柱高效安装方法及辅助装置，实现了齿轮齿条爬升式垂直升船机螺母柱的快速优质安装。

Description

齿轮齿条爬升式垂直升船机螺母柱高效安装方法及辅助装置

技术领域

本发明涉及一种升船机部件高效安装方法及辅助装置，尤其是一种适用于各类型齿轮齿条爬升式垂直升船机超高精度螺母柱安装工程的高效安装方法及辅助装置。

背景技术

三峡大型齿轮齿条爬升式垂直升船机工程，作为国内外水电工程升船机领域内的首创科研工程，面临着许多技术难题，其在相关领域内没有任何可以借鉴的经验。螺母柱安装工程具有单件尺寸重量大、结构复杂、安装高度高、技术难度大、安装质量要求极高等突出施工难点，必须创新研发出适宜的安装技术来克服各种难点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种齿轮齿条爬升式垂直升船机螺母柱高效安装方法，实现了齿轮齿条爬升式垂直升船机螺母柱的快速优质安装，解决了各项施工难点、经济优质高效；本发明还提供了用于该方法的辅助装置，结构简单、使用快捷方便、能够循环使用、满足安装需求。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种齿轮齿条爬升式垂直升船机螺母柱高效安装方法，该方法包括以下步骤：

1）基准点布置：在两片螺母柱安装位置底部基础底板上，通过高精度测量仪器测量投点完成螺母柱定位基准点的测放；

2）底部工装安装：在螺母柱二期埋件底部布置底部辅助装置；

3）两片螺母柱吊装：将两片螺母柱吊装就位后，通过底部辅助装置、正向辅助装置及侧向辅助装置对螺母柱进行临时加固；

4）在两片螺母柱顶部位置焊接线架，布置投点调控测量工装；

5）通过投点调控测量法将步骤1）测放的螺母柱定位基准点返点到线架上的投点调控测量工装上，然后向下挂垂线；

6）第一螺母柱高程方向调整加固：定位第一螺母柱的安装高程，然后通过底部辅助装置将位第一螺母柱的高程调整就位；高程调整合格后在第一螺母柱顶部两端布置2台百分表用于高程变化监控；

7）第一螺母柱侧向调整加固：通过侧向辅助装置对第一螺母柱进行侧向安装质量调整及加固；第一螺母柱侧向安装质量调整合格后在螺母柱一侧上下两角布置2台百分表用于侧向安装质量变化监控；

8）第一螺母柱正向调整加固：通过正向辅助装置对第一螺母柱进行正向安装质量调整及加固；第一螺母柱正向安装质量调整合格后在螺母柱正向面板四角布置4台百分表用于正向安装质量变化监控；

9）以调整合格的第一螺母柱为定位基准，根据一对螺母柱之间的间相对关系进行第二螺母柱的高程方向、侧向及正向调整加固，调整步骤同上述步骤6）、7）、8）：

10）立模板：第二螺母柱调整加固后，进行四周缝隙立模板，模板固定体系布置在螺母柱二期埋件上，模板四周缝隙利用玻璃胶密封；

11）按照操作手册完成螺母柱预应力钢筋的安装；

12）进行螺母柱与螺母柱二期埋件间隙灌浆，灌浆全程通过百分表监测螺母柱在灌浆过程中产生的位移差值；

13）灌浆完成14天后按照操作手册进行螺母柱预应力钢筋张拉；

14）预应力钢筋张拉完成后，进行螺母柱的最终安装质量验收；

从而完成齿轮齿条爬升式垂直升船机螺母柱的高效安装。

步骤1）中，两片螺母柱需要在底板上布置6个螺母柱定位基准点，其中四个为正向定位基准点，两个为侧向定位基准点。

步骤4）中，线架固定安装于距螺母柱顶部450～550mm高处。

步骤5）中，投点调控测量法为在布置好的底部的螺母柱定位基准点与顶部的投点调控测量工装之间，采用激光天顶仪将底部的螺母柱定位基准点精确返点重现到顶部的投点调控测量工装上的测量方法。

步骤6）中，定位方法为水平截高测量方法，利用高精度全站仪通过测量标点的高程投放到第一螺母柱附近垂直墙壁上，然后利用高精度水平仪采用水平测量方法定位第一螺母柱安装高程。

步骤7）中，通过侧向辅助装置对第一螺母柱进行侧向安装质量精度微调，调整时采用的测量工具为带座千分尺，通过带座千分尺测量第一螺母柱侧向工作面与基准垂线间距来进行调整定位。

步骤8）中，调整时采用的测量工具为带座千分尺，通过带座千分尺测量第一螺母柱正向工作面与基准垂线间距来进行调整定位。

步骤9）中，进行第二螺母柱高程定位调整加固时，采用精加工测量垫块、安装在垫块上的精加工测量桥尺以及桥尺上的高精度框式水平仪进行；

进行第二螺母柱侧向定位调整加固时，以第一螺母柱顶部中心轴线为基准，将高精度全站仪架设在测量平台上，测量两片螺母柱顶部中心轴线数值，每个轴线测首尾两端点，最终确保四个测量点坐标值位于一条直线上，然后利用带座千分尺及垂线测量法进行侧向安装质量调整加固；

进行第二螺母柱正向定位调整加固时，以第一螺母柱正向面板工作面为基准，采用内径千分尺测点法，根据两片螺母柱相对工作面间距，进行第二螺母柱正向面板工作面定位，然后利用带座千分尺及垂线测量法进行第二螺母柱工作面正向安装质量调整及加固。

该装置由正向辅助装置、侧向辅助装置以及布置于螺母柱二期埋件底部的底部辅助装置组成。

用于齿轮齿条爬升式垂直升船机螺母柱高效安装的辅助装置，正向辅助装置中，多组高精度工艺螺杆通过面板上的高强螺栓孔将两片螺母柱正向固定在螺母柱二期埋件上。

高精度工艺螺杆的数量为32组。

底部辅助装置中，底部型钢结构工装上安装有千斤顶。

侧向辅助装置中，侧向型钢结构工装上安装有千斤顶。

本发明提供的齿轮齿条爬升式垂直升船机螺母柱高效安装方法，通过螺母柱的调整加固，采用独创测量工艺方法完成螺母柱安装质量精度的测量控制，通过试验摸索出效率最高的螺母柱安装工艺，顺利实现了升船机螺母柱高精度、高效率的安装，解决了各项施工难点、经济优质高效；本发明还提供了用于该方法的辅助装置，结构简单、使用快捷方便、能够循环使用、满足安装需求。

本发明尤其适用于各类型齿轮齿条爬升式垂直升船机超高精度螺母柱安装工程，亦可为其他工程领域内相类似金属结构和大型设备高精度安装提供有益的借鉴。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明测量基准点布置示意图。

图2为本发明螺母柱安装的俯视图；

图3为本发明螺母柱安装的主视图，同时作为本发明辅助装置的主视图；

图4为本发明螺母柱安装的右视图，同时作为本发明辅助装置的右视图；

图5为本发明第一螺母柱与第二螺母柱相互间高程测量调整时的俯视图；

图6为本发明第一螺母柱与第二螺母柱相互间高程测量调整时的主视图；

图7为本发明第一螺母柱与第二螺母柱相对工作面间距测量调整时的俯视图；

图8为本发明第一螺母柱与第二螺母柱相对工作面间距测量调整时的主视图；

图9为本发明的百分表监控测量点位详细布置示意图。

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4和图9所示，一种齿轮齿条爬升式垂直升船机螺母柱高效安装方法，该方法由以下步骤组成：

1）基准点布置：在两片螺母柱安装位置底部基础底板上，通过高精度测量仪器测量投点完成螺母柱定位基准点的测放。

2）底部工装安装：在螺母柱二期埋件4底部布置底部辅助装置，底部辅助装置为安装有千斤顶14的底部型钢结构工装7。

3）两片螺母柱吊装：将两片螺母柱吊装就位后，通过底部辅助装置、正向辅助装置及侧向辅助装置对螺母柱进行临时加固，正向辅助装置为32组高精度工艺螺杆5；侧向辅助装置为安装有千斤顶14的侧向型钢结构工装6。

临时加固步骤如下：

（1）利用32组高精度工艺螺杆将两片螺母柱通过面板上的高强螺栓孔，将其正向固定在螺母柱二期埋件4上，同时高精度工艺螺杆5还用于进行螺母柱正向安装质量调整；

（2）利用布置在两片螺母柱侧向四角位置的八套搭配千斤顶14使用的侧向型钢结构工装6，进行螺母柱侧向安装质量调整及加固；

（3）利用布置在两片螺母柱底部搭配千斤顶14使用的底部型钢结构工装7，进行螺母柱底部高程安装质量调整及加固。

4）在两片螺母柱顶部位置焊接线架，布置投点调控测量工装8。

5）通过投点调控测量法将步骤1）测放的螺母柱定位基准点返点到线架上的投点调控测量工装8上，然后向下挂垂线9。

6）第一螺母柱3高程方向调整加固：定位第一螺母柱3的安装高程，然后通过底部辅助装置将位第一螺母柱3的高程调整就位；高程调整合格后在第一螺母柱3顶部两端布置2台百分表H1、H2用于高程变化监控，在后续施工过程中可以随时监控螺母柱高程产生的变化并进行及时的处理；

7）第一螺母柱3侧向调整加固：通过侧向辅助装置对第一螺母柱3进行侧向安装质量调整及加固；第一螺母柱3侧向安装质量调整合格后在螺母柱一侧上下两角布置2台百分表X1、X2用于侧向安装质量变化监控；

8）第一螺母柱3正向调整加固：通过正向辅助装置（布置在第一螺母柱3正向面板上的16组高精度工艺螺杆5对第一螺母柱3进行正向安装质量调整及加固；16组高精度工艺螺杆5的加工尺寸精度与螺母柱连接高强螺栓尺寸精度相同，可以保证16组高精度工艺螺杆5与第一螺母柱3面板上的高强螺栓孔间配套效果达到最优；第一螺母柱3正向安装质量调整合格后在螺母柱正向面板四角布置4台百分表Y1、Y2、Y3、Y4用于正向安装质量变化监控；

9）以调整合格的第一螺母柱3为定位基准，根据一对螺母柱3，3’之间的间相对关系进行第二螺母柱3’的高程方向、侧向及正向调整加固，调整步骤同上述步骤6）、7）、8）：

10）立模板：第二螺母柱3’调整加固后，进行四周缝隙立模板，模板固定体系布置在螺母柱二期埋件4上，模板四周缝隙利用玻璃胶密封，模板固定受力支撑不得固定在两片螺母柱上，杜绝灌浆过程中因模板受力而引起螺母柱产生位移的可能性。同时因浆液流动性较强，模板四周必须利用玻璃胶进行密封，密封性在模板安装后通过一次充水试验进行检测；

11）按照操作手册完成螺母柱预应力钢筋10的安装；

12）进行螺母柱与螺母柱二期埋件4间隙灌浆，灌浆全程通过百分表H1、H2、X1、X2、Y1、Y2、Y3、Y4监测螺母柱在灌浆过程中产生的位移差值；

13）灌浆完成14天后按照操作手册进行螺母柱预应力钢筋10张拉；

14）预应力钢筋10张拉完成后，进行螺母柱的最终安装质量验收；

从而完成齿轮齿条爬升式垂直升船机螺母柱的高效安装。

步骤1）中，两片螺母柱需要在底板上布置六个螺母柱定位基准点，其中四个为正向定位基准点1，两个为侧向定位基准点2，在利用高精度测量仪器进行基准点定位时，一对两片螺母柱的六个定位基准点必须在同一个升船机测量标点、同一台测量仪器同一站内完成测量定位，以避免六个定位基准点间出现多次架设仪器带来的测量误差。

步骤4）中，线架固定安装于距螺母柱顶部450～550mm高处，线架布置在距离螺母柱顶部500mm高处最合适，线架需要焊接牢固，避免线架晃动引起测量工装位置发生变化，投点调控测量工装8布置位置需与底部基准点大致对齐。

步骤5）中，投点调控测量法为在布置好的底部的螺母柱定位基准点与顶部的投点调控测量工装8之间，采用激光天顶仪将底部的螺母柱定位基准点精确返点重现到顶部的投点调控测量工装8上的测量方法，能有效消除常规投点时产生的测量误差。

步骤6）中，定位方法为水平截高测量方法，利用高精度全站仪通过测量标点的高程投放到第一螺母柱3附近垂直墙壁上，然后利用高精度水平仪采用水平测量方法定位第一螺母柱3安装高程，采用此种测量方法可以有效避免全站仪仰视测量时引起的测量误差。

步骤7）中，通过侧向辅助装置（布置在螺母柱侧向四角位置的四套安装有千斤顶14的侧向型钢结构工装6对第一螺母柱3进行侧向安装质量精度微调，调整时采用的测量工具为带座千分尺，通过带座千分尺测量第一螺母柱3侧向工作面与基准垂线间距来进行调整定位，采用千分尺可以将测量精度有效控制在0.001mm，有效保证安装质量精度满足高标准要求。

步骤8）中，调整时采用的测量工具为带座千分尺，通过带座千分尺测量第一螺母柱3正向工作面与基准垂线间距来进行调整定位，采用千分尺可以将测量精度有效控制在0.001mm，有效保证安装质量精度满足高标准要求。

步骤9）中，进行第二螺母柱3’高程定位调整加固时，采用精加工测量垫块11、安装在垫块11上的精加工测量桥尺12以及桥尺12上的高精度框式水平仪13进行；首先根据第一螺母柱3的安装高程进行第二螺母柱3’的安装高程测量，两片螺母柱之间高程相互关系采用精加工测量垫块11+桥尺12+框式水平仪13进行测量调整，根据框式水平仪13测水平公式进行相关数据换算。在螺母柱顶部两端布置两台百分表H1、H2后记录初始数值，在后续施工过程中可以随时监控螺母柱高程产生的变化并进行及时的处理；如图5和图6所示。

进行第二螺母柱3’侧向定位调整加固时，以第一螺母柱3顶部中心轴线为基准，将高精度全站仪架设在测量平台上，测量两片螺母柱顶部中心轴线数值，每个轴线测首尾两端点，最终确保四个测量点坐标值位于一条直线上，然后利用带座千分尺+垂线测量法进行侧向安装质量（垂直度）调整加固。螺母柱侧向安装质量调整合格后在螺母柱一侧上下两角布置两台百分表X1、X2用于第二螺母柱3’侧向安装质量变化监控.

进行第二螺母柱3’正向定位调整加固时，以第一螺母柱3正向面板工作面为基准，采用内径千分尺15测点法，根据两片螺母柱相对工作面间距，进行第二螺母柱3’正向面板工作面定位，然后利用带座千分尺+垂线测量法进行工作面正向安装质量（垂直度）调整及加固；螺母柱正向安装质量调整合格后在螺母柱正向面板四角布置四台百分表Y1、Y2、Y3、Y4用于第二螺母柱3’正向安装质量变化监控，如图7和图8所示。

用于齿轮齿条爬升式垂直升船机螺母柱高效安装的辅助装置，该装置由正向辅助装置、侧向辅助装置以及布置于螺母柱二期埋件4底部的底部辅助装置组成。

正向辅助装置中，多组高精度工艺螺杆5通过面板上的高强螺栓孔将两片螺母柱正向固定在螺母柱二期埋件4上。

高精度工艺螺杆5的数量为32组。

底部辅助装置中，底部型钢结构工装7上安装有千斤顶14。

侧向辅助装置中，侧向型钢结构工装6上安装有千斤顶14。

Claims (1)

1.一种齿轮齿条爬升式垂直升船机螺母柱高效安装方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

1）基准点布置：在两片螺母柱安装位置底部基础底板上，通过高精度测量仪器测量投点完成螺母柱定位基准点的测放；

2）底部工装安装：在螺母柱二期埋件（4）底部布置底部辅助装置；

3）两片螺母柱吊装：将两片螺母柱吊装就位后，通过底部辅助装置、正向辅助装置及侧向辅助装置对螺母柱进行临时加固；

临时加固步骤如下：

（1）利用32组高精度工艺螺杆将两片螺母柱通过面板上的高强螺栓孔，将其正向固定在螺母柱二期埋件（4）上，同时高精度工艺螺杆（5）还用于进行螺母柱正向安装质量调整；

（2）利用布置在两片螺母柱侧向四角位置的八套搭配千斤顶（14）使用的侧向型钢结构工装（6），进行螺母柱侧向安装质量调整及加固；

（3）利用布置在两片螺母柱底部搭配千斤顶（14）使用的底部型钢结构工装（7），进行螺母柱底部高程安装质量调整及加固；

4）在两片螺母柱顶部位置焊接线架，布置投点调控测量工装（8）；

5）通过投点调控测量法将步骤1）测放的螺母柱定位基准点返点到线架上的投点调控测量工装（8）上，然后向下挂垂线（9）；

6）第一螺母柱（3）高程方向调整加固：定位第一螺母柱（3）的安装高程，然后通过底部辅助装置将位第一螺母柱（3）的高程调整就位；高程调整合格后在第一螺母柱（3）顶部两端布置2台百分表（H1、H2)用于高程变化监控；

7）第一螺母柱（3）侧向调整加固：通过侧向辅助装置对第一螺母柱（3）进行侧向安装质量调整及加固；第一螺母柱（3）侧向安装质量调整合格后在螺母柱一侧上下两角布置2台百分表（X1、X2）用于侧向安装质量变化监控；

8）第一螺母柱（3）正向调整加固：通过正向辅助装置对第一螺母柱进行正向安装质量调整及加固；第一螺母柱（3）正向安装质量调整合格后在螺母柱正向面板四角布置4台百分表（Y1、Y2、Y3、Y4)用于正向安装质量变化监控；

9）以调整合格的第一螺母柱（3）为定位基准，根据一对螺母柱（3，3’）之间的间相对关系进行第二螺母柱（3’）的高程方向、侧向及正向调整加固，调整步骤同上述步骤6）、7）、8）：

10）立模板：第二螺母柱（3’）调整加固后，进行四周缝隙立模板，模板固定体系布置在螺母柱二期埋件（4）上，模板四周缝隙利用玻璃胶密封；

11）按照操作手册完成螺母柱预应力钢筋（10）的安装；

12）进行螺母柱与螺母柱二期埋件（4）间隙灌浆，灌浆全程通过百分表（H1、H2、X1、X2、Y1、Y2、Y3、Y4)监测螺母柱在灌浆过程中产生的位移差值；

13）灌浆完成14天后按照操作手册进行螺母柱预应力钢筋（10）张拉；

14）预应力钢筋（10）张拉完成后，进行螺母柱的最终安装质量验收；

从而完成齿轮齿条爬升式垂直升船机螺母柱的高效安装；

步骤1）中，两片螺母柱需要在底板上布置6个螺母柱定位基准点，其中四个为正向定位基准点（1），两个为侧向定位基准点（2）；

步骤4）中，线架固定安装于距螺母柱顶部450～550mm高处；

步骤5）中，投点调控测量法为在布置好的底部的螺母柱定位基准点与顶部的投点调控测量工装（8）之间，采用激光天顶仪将底部的螺母柱定位基准点精确返点重现到顶部的投点调控测量工装（8）上的测量方法；

步骤6）中，定位方法为水平截高测量方法，利用高精度全站仪通过测量标点的高程投放到第一螺母柱（3）附近垂直墙壁上，然后利用高精度水平仪采用水平测量方法定位第一螺母柱（3）安装高程；

步骤7）中，通过侧向辅助装置对第一螺母柱（3）进行侧向安装质量精度微调，调整时采用的测量工具为带座千分尺，通过带座千分尺测量第一螺母柱（3）侧向工作面与基准垂线间距来进行调整定位；

步骤8）中，调整时采用的测量工具为带座千分尺，通过带座千分尺测量第一螺母柱（3）正向工作面与基准垂线间距来进行调整定位；

步骤9）中，进行第二螺母柱（3’）高程定位调整加固时，采用精加工测量垫块（11）、安装在垫块（11）上的精加工测量桥尺（12）以及桥尺（12）上的高精度框式水平仪（13）进行；

进行第二螺母柱（3’）侧向定位调整加固时，以第一螺母柱（3）顶部中心轴线为基准，将高精度全站仪架设在测量平台上，测量两片螺母柱顶部中心轴线数值，每个轴线测首尾两端点，最终确保四个测量点坐标值位于一条直线上，然后利用带座千分尺及垂线测量法进行侧向安装质量调整加固；

进行第二螺母柱（3’）正向定位调整加固时，以第一螺母柱（3）正向面板工作面为基准，采用内径千分尺（15）测点法，根据两片螺母柱相对工作面间距，进行第二螺母柱（3’）正向面板工作面定位，然后利用带座千分尺及垂线测量法进行第二螺母柱（3’）工作面正向安装质量调整及加固。