CN103669314B - 齿轮齿条爬升式垂直升船机齿条高效安装方法及辅助调节装置 - Google Patents

齿轮齿条爬升式垂直升船机齿条高效安装方法及辅助调节装置 Download PDF

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Abstract

一种齿轮齿条爬升式垂直升船机齿条高效安装方法，该方法包括以下步骤：1）齿条基准点布置；2）底部辅助装置安装；3）齿条吊装及齿条初步加固；4）齿条顶部焊接线架及布置投点调控测量工装；5）向投点调控测量工装上返点、挂垂线；6）齿条高程方向调整加固；7）齿条侧向调整加固；8）齿条正向调整加固；9）立模板；10）预应力钢筋安装；11）齿条灌浆前验收；12）间隙灌浆；13）灌浆后张拉；14）预应力钢筋张拉；最终安装质量验收。本发明提供的一种齿轮齿条爬升式垂直升船机齿条高效安装方法及辅助调节装置，实现了齿轮齿条爬升式垂直升船机齿条的快速优质安装，解决了各项施工难点、经济优质高效。

Description

齿轮齿条爬升式垂直升船机齿条高效安装方法及辅助调节装置
技术领域
本发明涉及一种齿条高效安装方法及装置，尤其是一种适合应用于各类型齿轮齿条爬升式垂直升船机超高精度齿条安装工程的高效安装方法及辅助调节装置。 
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。在相关领域内没有任何可以借鉴的经验，其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，实现工程的顺利施工。 
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齿条高效安装方法，实现了齿轮齿条爬升式垂直升船机齿条的快速优质安装，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调节装置，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齿条高效安装方法，包括以下步骤：
1）齿条基准点布置：在齿条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齿条定位基准点的测放；
2）在齿条二期埋件的底部布置搭配千斤顶使用的底部辅助装置；
3）将齿条吊装就位后，安装辅助装置，通过底部辅助装置及辅助装置进行齿条临时加固；
4）在齿条顶部合适位置焊接线架，布置投点调控测量工装；
5）通过投点调控测量法将齿条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）齿条高程方向调整加固：利用高精度测量仪，采用水平截高测量方法定位齿条安装高程，然后通过齿条底部布置好的千斤顶将齿条高程调整就位；齿条高程调整合格后在齿条顶部两端布置两台百分表用于齿条高程变化监控；
7）齿条侧向调整加固：在齿条侧向四角位置进行齿条侧向安装质量调整及加固，齿条侧向安装质量调整合格后在齿条一侧上下两角布置两台百分表用于齿条侧向安装质量变化监控；
8）齿条正向调整加固：进行齿条正向安装质量调整及加固，齿条正向安装质量调整合格后在齿条正向面板四角布置四台百分表用于齿条正向安装质量变化监控；
9）立模板：进行齿条四周缝隙立模板，模板固定体系布置在齿条二期埋件上，模板四周缝隙利用玻璃胶密封；
10）按照操作手册完成齿条预应力钢筋的安装；
11）进行齿条与二期埋件间隙灌浆，灌浆全程通过百分表监测齿条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预应力钢筋张拉；
14）预应力钢筋张拉完成后，进行齿条最终安装质量验收；
从而完成齿轮齿条爬升式垂直升船机齿条的高效安装。
步骤1）中，一组齿条需要在基础底板上布置一个侧向定位基准点以及两个正向定位基准点，在利用高精度测量仪器进行基准点定位时，一组齿条的三个定位基准点必须在同一个测量标点、同一台测量仪器、同一测量站内完成测量定位。
步骤2）中，底部辅助装置为搭配千斤顶使用的底部型钢结构工装；
步骤3）中，辅助装置为布置在与齿条侧向四角位置对应的齿条二期埋件上的侧向型钢结构工装以及多组高精度工艺螺杆，多组高精度工艺螺杆通过面板上的高强螺栓孔，将齿条正向固定在齿条二期埋件上，侧向型钢结构工装搭配千斤顶使用；
利用多组高精度工艺螺杆对齿条进行正向安装质量调整，利用侧向型钢结构工装上的千斤顶进行齿条侧向安装质量调整及加固，利用底部型钢结构工装上的千斤顶进行齿条底部高程安装质量调整及加固。
步骤4）中，线架布置适宜在齿条顶部400～600mm高处（最佳高度为500mm），线架需焊接牢固，避免线架晃动引起测量工装位置发生变化，在线架上布置投点调控测量工装时，工装位置需与对应的基础底板上的齿条定位基准点大致对齐，以便进行基准点与工装间的投返点。
步骤5）中，投点调控测量法为在布置好的底部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，能有效消除常规投点时产生的测量误差。
步骤6）中，水平截高测量方法为首先利用高精度全站仪通过测量标点将齿条设计高程值投放到齿条附近垂直墙壁上，然后利用高精度水平仪采用水平测量方法定位齿条安装高程的测量方法，能有效避免全站仪仰视测量时引起的测量误差；
高程调整合格后通过齿条顶部两端布置的两台百分表记录初始数值，在后续施工过程中可以随时监控齿条高程产生的变化并进行及时的处理。
步骤7）中，利用布置在齿条侧向四角位置的安装在四套千斤顶进行齿条侧向安装质量调整控制，调整时采用的测量工具为自制带座千分尺，通过带座千分尺测量齿条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，保证安装质量精度满足高标准要求；
齿条侧向安装质量调整合格后，通过齿条一侧上下两角布置两台百分表记录初始数值，在后续施工过程中可以随时监控齿条侧向产生的变化并进行及时的处理。
步骤8）中，利用布置在齿条正向的多组高精度工艺螺杆，进行齿条正向安装质量调整及加固，调整时采用的测量工具为自制带座千分尺，通过带座千分尺测量齿条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，保证安装质量精度满足高标准要求；
齿条正向安装质量调整合格后，通过齿条正向面板四角布置四台百分表记录初始数值，在后续施工过程中可以随时监控齿条正向产生的变化并进行及时的处理。
步骤9）中，模板固定受力支撑不得布置在齿条上，杜绝了灌浆过程中因模板受力而引起齿条产生位移的可能性。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。
步骤11）中，齿条安装质量经过步骤8)后已经调整合格，在经过步骤9）、10）的过程中，齿条会受到外力影响，存在极小的产生位移的可能性，所以在步骤10）后需对齿条进行一次正式测量验收，验收方法见步骤6）、7）、8）。
步骤12）中，当齿条在灌浆过程中产生的累积位移差值大于0.2mm时，说明齿条此时个别主控项目安装质量精度有可能超标，需要暂停灌浆，对监控数据进行分析，根据数据分析结果确定是否需要进行处理。
一种用于齿轮齿条爬升式垂直升船机齿条高效安装的辅助调节装置，该装置由辅助装置以及布置于齿条二期埋件底部的底部辅助装置组成，辅助装置布置于齿条四角对应的齿条二期埋件及齿条正向。
辅助装置中，侧向型钢结构工装焊接于齿条四角对应的齿条二期埋件上，侧向型钢结构工装上安装有千斤顶，多组高精度工艺螺杆通过面板上的高强螺栓孔，将齿条正向固定在齿条二期埋件上。
高精度工艺螺杆的数量为12组。
底部辅助装置中，底部型钢结构工装上安装有千斤顶。
本发明提供的一种齿轮齿条爬升式垂直升船机齿条高效安装方法，通过齿条的调整加固，采用独创测量工艺方法完成齿条安装质量精度的测量控制，通过试验摸索出效率最高的齿条安装工艺，顺利实现了升船机齿条高精度、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调节装置，结构简单、使用快捷方便、能够循环使用、满足安装需求。
本发明尤其适用适合应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为本发明方法步骤1）中确定的齿条定位基准点的布置示意图；
图2为本发明的辅助调节装置的俯视图；
图3为本发明方法各步骤完成后的主视图；
图4为本发明方法各步骤完成后的侧视图；
图5为本发明方法中的百分表监控测量点位的布置示意图。
具体实施方式
如图1、图3、图4和图5所示，一种齿轮齿条爬升式垂直升船机齿条高效安装方法，该方法包括以下步骤：
1）齿条基准点布置：在齿条安装位置底部基础底板11上，通过高精度测量仪器测量投点完成齿条定位基准点的测放；
2）在齿条二期埋件4的底部布置搭配千斤顶12使用的底部辅助装置；
3）将齿条3吊装就位后，安装辅助装置，通过底部辅助装置及辅助装置进行齿条临时加固；
4）在齿条3顶部合适位置焊接线架，布置投点调控测量工装8；
5）通过投点调控测量法将齿条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）齿条3高程方向调整加固：利用高精度测量仪，采用水平截高测量方法定位齿条安装高程，然后通过齿条底部布置好的千斤顶12将齿条高程调整就位；齿条高程调整合格后在齿条顶部两端布置两台百分表H1、H2用于齿条高程变化监控；
7）齿条3侧向调整加固：在齿条侧向四角位置进行齿条侧向安装质量调整及加固，齿条侧向安装质量调整合格后在齿条一侧上下两角布置两台百分表X1、X2用于齿条侧向安装质量变化监控；
8）齿条3正向调整加固：进行齿条正向安装质量调整及加固，齿条正向安装质量调整合格后在齿条正向面板四角布置四台百分表Y1、Y2、Y3、Y4用于齿条正向安装质量变化监控；
9）立模板：进行齿条四周缝隙立模板，模板固定体系布置在齿条二期埋件4上，模板四周缝隙利用玻璃胶密封；
10）按照操作手册完成齿条预应力钢筋10的安装；
11）进行齿条与二期埋件间隙灌浆，灌浆全程通过百分表H1、H2、X1、X2、Y1、Y2、Y3、Y4监测齿条3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预应力钢筋10张拉；
14）预应力钢筋10张拉完成后，进行齿条3最终安装质量验收；
从而完成齿轮齿条爬升式垂直升船机齿条的高效安装。
步骤1）中，一组齿条3需要在基础底板11上布置一个侧向定位基准点2以及两个正向定位基准点1，在利用高精度测量仪器进行基准点定位时，一组齿条3的三个定位基准点必须在同一个测量标点、同一台测量仪器、同一测量站内完成测量定位，以克服多次架设仪器带来的测量误差。
步骤2）中，底部辅助装置为搭配千斤顶12使用的底部型钢结构工装7；
步骤3）中，辅助装置为布置在与齿条侧向四角位置对应的齿条二期埋件4上的侧向型钢结构工装6以及多组高精度工艺螺杆5，多组高精度工艺螺杆5通过面板上的高强螺栓孔，将齿条3正向固定在齿条二期埋件4上，侧向型钢结构工装6搭配千斤顶12使用；
利用多组高精度工艺螺杆5对齿条进行正向安装质量调整，利用侧向型钢结构工装6上的千斤顶12进行齿条侧向安装质量调整及加固，利用底部型钢结构工装7上的千斤顶12进行齿条底部高程安装质量调整及加固。
步骤4）中，线架布置适宜在齿条3顶部400～600mm高处（最佳高度为500mm），线架需焊接牢固，避免线架晃动引起测量工装位置发生变化，在线架上布置投点调控测量工装8时，工装位置需与对应的基础底板11上的齿条定位基准点大致对齐，以便进行基准点与工装间的投返点。
步骤5）中，投点调控测量法为在布置好的底部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，，有效消除常规投点时产生的测量误差。
步骤6）中，水平截高测量方法为首先利用高精度全站仪通过测量标点将齿条设计高程值投放到齿条附近垂直墙壁上，然后利用高精度水平仪采用水平测量方法定位齿条安装高程的测量方法，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；
高程调整合格后通过齿条3顶部两端布置的两台百分表H1、H2记录初始数值，在后续施工过程中可以随时监控齿条高程产生的变化并进行及时的处理。
步骤7）中，利用布置在齿条侧向四角位置的安装在四套千斤顶进行齿条侧向安装质量调整控制，调整时采用的测量工具为自制带座千分尺，通过带座千分尺测量齿条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，保证安装质量精度满足高标准要求；
齿条侧向安装质量调整合格后，通过齿条一侧上下两角布置两台百分表X1、X2记录初始数值，在后续施工过程中可以随时监控齿条侧向产生的变化并进行及时的处理。
步骤8）中，利用布置在齿条正向的多组高精度工艺螺杆5，进行齿条正向安装质量调整及加固，调整时采用的测量工具为自制带座千分尺，通过带座千分尺测量齿条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，保证安装质量精度满足高标准要求；
齿条正向安装质量调整合格后，通过齿条正向面板四角布置四台百分表Y1、Y2、Y3、Y4记录初始数值，在后续施工过程中可以随时监控齿条正向产生的变化并进行及时的处理。
步骤9）中，模板固定受力支撑不得布置在齿条上，杜绝了灌浆过程中因模板受力而引起齿条产生位移的可能性。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。
步骤11）中，齿条安装质量经过步骤8)后已经调整合格，在经过步骤9）、10）的过程中，齿条会受到外力影响，存在极小的产生位移的可能性，所以在步骤10）后需对齿条进行一次正式测量验收，验收方法见步骤6）、7）、8）。
步骤12）中，当齿条在灌浆过程中产生的累积位移差值大于0.2mm时，说明齿条此时个别主控项目安装质量精度有可能超标，需要暂停灌浆，对监控数据进行分析，根据数据分析结果确定是否需要进行处理。
如图2、图3和图4所示，一种用于齿轮齿条爬升式垂直升船机齿条高效安装的辅助调节装置，该装置由辅助装置以及布置于齿条二期埋件4底部的底部辅助装置组成，辅助装置布置于齿条3四角对应的齿条二期埋件4及齿条3正向。
辅助装置中，侧向型钢结构工装6焊接于齿条四角对应的齿条二期埋件4上，侧向型钢结构工装6上安装有千斤顶12，多组高精度工艺螺杆5通过面板上的高强螺栓孔，将齿条3正向固定在齿条二期埋件4上。
高精度工艺螺杆5的数量为12组。
底部辅助装置中，底部型钢结构工装7上安装有千斤顶12。
上述装置的使用过程如下：
1）在齿条底部二期埋件4上焊底部型钢结构工装7；
2）在底部型钢结构工装7上布置好千斤顶12；
3）将齿条3吊装下放到底部型钢结构工装7上的千斤顶12上；
4）在齿条3四角对应的齿条底部二期埋件4上焊接四套侧向型钢结构工装6；
5）在侧向型钢结构工装6与齿条3间布置好千斤顶12；
6）将12组高精度工艺螺杆5通过齿条3及二期埋件面板上的高强螺栓孔布置好；
7）利用布置在齿条3底部的千斤顶12进行齿条高程调整及固定；
8）利用布置在齿条3侧向的千斤顶12进行齿条侧向调整及固定；
9）利用布置在齿条3正向的12组高精度工艺螺杆5进行齿条正向调整及固定；
    通过上述步骤实现齿条3的高效安装。 

Claims (11)

1.一种齿轮齿条爬升式垂直升船机齿条高效安装方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
1）齿条基准点布置：在齿条安装位置底部基础底板（11）上，通过高精度测量仪器测量投点完成齿条定位基准点的测放；
2）在齿条二期埋件（4）的底部布置搭配千斤顶（12）使用的底部辅助装置；
3）将齿条（3）吊装就位后，安装辅助装置，通过底部辅助装置及辅助装置进行齿条临时加固；
4）在齿条（3）顶部合适位置焊接线架，布置投点调控测量工装（8）；
5）通过投点调控测量法将齿条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）齿条（3）高程方向调整加固：利用高精度测量仪，采用水平截高测量方法定位齿条安装高程，然后通过齿条底部布置好的千斤顶（12）将齿条高程调整就位；齿条高程调整合格后在齿条顶部两端布置两台百分表（H1、H2)用于齿条高程变化监控；
7）齿条（3）侧向调整加固：在齿条侧向四角位置进行齿条侧向安装质量调整及加固，齿条侧向安装质量调整合格后在齿条一侧上下两角布置两台百分表（X1、X2）用于齿条侧向安装质量变化监控；
8）齿条（3）正向调整加固：进行齿条正向安装质量调整及加固，齿条正向安装质量调整合格后在齿条正向面板四角布置四台百分表（Y1、Y2、Y3、Y4)用于齿条正向安装质量变化监控；
9）立模板：进行齿条四周缝隙立模板，模板固定体系布置在齿条二期埋件（4）上，模板四周缝隙利用玻璃胶密封；
10）按照操作手册完成齿条预应力钢筋（10）的安装；
11）进行齿条与二期埋件间隙灌浆，灌浆全程通过百分表（H1、H2、X1、X2、Y1、Y2、Y3、Y4)监测齿条（3）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预应力钢筋（10）张拉；
14）预应力钢筋（10）张拉完成后，进行齿条（3）最终安装质量验收；
从而完成齿轮齿条爬升式垂直升船机齿条的高效安装。
2.根据权利要求1或2所述的齿轮齿条爬升式垂直升船机齿条高效安装方法，其特征在于：
步骤1）中，一组齿条（3）需要在基础底板（11）上布置一个侧向定位基准点（2）以及两个正向定位基准点（1），在利用高精度测量仪器进行基准点定位时，一组齿条（3）的三个定位基准点必须在同一个测量标点、同一台测量仪器、同一测量站内完成测量定位。
3.根据权利要求1或2所述的齿轮齿条爬升式垂直升船机齿条高效安装方法，其特征在于：
步骤2）中，底部辅助装置为搭配千斤顶（12）使用的底部型钢结构工装（7）；
步骤3）中，辅助装置为布置在与齿条侧向四角位置对应的齿条二期埋件（4）上的侧向型钢结构工装（6）以及多组高精度工艺螺杆（5），多组高精度工艺螺杆（5）通过面板上的高强螺栓孔，将齿条（3）正向固定在齿条二期埋件（4）上，侧向型钢结构工装（6）搭配千斤顶（12）使用；
利用多组高精度工艺螺杆（5）对齿条进行正向安装质量调整，利用侧向型钢结构工装（6）上的千斤顶（12）进行齿条侧向安装质量调整及加固，利用底部型钢结构工装（7）上的千斤顶（12）进行齿条底部高程安装质量调整及加固。
4.根据权利要求1或2所述的齿轮齿条爬升式垂直升船机齿条高效安装方法，其特征在于：
步骤4）中，线架布置适宜在齿条（3）顶部400～600mm高处，线架需焊接牢固，避免线架晃动引起测量工装位置发生变化，在线架上布置投点调控测量工装（8）时，工装位置需与对应的基础底板（11）上的齿条定位基准点大致对齐，以便进行基准点与工装间的投返点。
5.根据权利要求1或2所述的齿轮齿条爬升式垂直升船机齿条高效安装方法，其特征在于：
步骤5）中，投点调控测量法为在布置好的底部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。
6.根据权利要求1或2所述的齿轮齿条爬升式垂直升船机齿条高效安装方法，其特征在于：
步骤6）中，水平截高测量方法为首先利用高精度全站仪通过测量标点将齿条设计高程值投放到齿条附近垂直墙壁上，然后利用高精度水平仪采用水平测量方法定位齿条安装高程的测量方法；
高程调整合格后通过齿条（3）顶部两端布置的两台百分表（H1、H2)记录初始数值，在后续施工过程中可以随时监控齿条高程产生的变化并进行及时的处理。
7.根据权利要求3所述的齿轮齿条爬升式垂直升船机齿条高效安装方法，其特征在于：
步骤7）中，利用布置在齿条侧向四角位置的安装在四套千斤顶进行齿条侧向安装质量调整控制，调整时采用的测量工具为自制带座千分尺，通过带座千分尺测量齿条侧向工作面与基准垂线间距来进行调整定位；
齿条侧向安装质量调整合格后，通过齿条一侧上下两角布置两台百分表（X1、X2）记录初始数值，在后续施工过程中可以随时监控齿条侧向产生的变化并进行及时的处理。
8.根据权利要求3所述的齿轮齿条爬升式垂直升船机齿条高效安装方法，其特征在于：
步骤8）中，利用布置在齿条正向的多组高精度工艺螺杆（5），进行齿条正向安装质量调整及加固，调整时采用的测量工具为自制带座千分尺，通过带座千分尺测量齿条正向工作面与基准垂线间距来进行调整定位；
齿条正向安装质量调整合格后，通过齿条正向面板四角布置四台百分表（Y1、Y2、Y3、Y4)记录初始数值，在后续施工过程中可以随时监控齿条正向产生的变化并进行及时的处理。
9.根据权利要求1或2所述的齿轮齿条爬升式垂直升船机齿条高效安装方法，其特征在于：
步骤12）中，当齿条在灌浆过程中产生的累积位移差值大于0.2mm时，说明齿条此时个别主控项目安装质量精度有可能超标，需要暂停灌浆，对监控数据进行分析，根据数据分析结果确定是否需要进行处理。
10.一种用于齿轮齿条爬升式垂直升船机齿条高效安装的辅助调节装置，其特征在于：该装置由辅助装置以及布置于齿条二期埋件（4）底部的底部辅助装置组成，辅助装置布置于齿条（3）四角对应的齿条二期埋件（4）及齿条（3）正向；
辅助装置中，侧向型钢结构工装（6）焊接于齿条四角对应的齿条二期埋件（4）上，侧向型钢结构工装（6）上安装有千斤顶（12），多组高精度工艺螺杆（5）通过面板上的高强螺栓孔，将齿条（3）正向固定在齿条二期埋件（4）上；
底部辅助装置中，底部型钢结构工装（7）上安装有千斤顶（12）。
11.根据权利要求10所述的用于齿轮齿条爬升式垂直升船机齿条高效安装的辅助调节装置，其特征在于：高精度工艺螺杆（5）的数量为12组。
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