三峡升船机齿条安装技术研究
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摘要：本文主要针对三峡升船机齿条安装特点，结合现场施工环境对齿条安装精度控制进行了详细分析，提出了适宜三峡升船机齿条的安装方法，解决了齿条安装的各项技术难题，在三峡工程中得到成功的应用。
关键词：三峡升船机 齿条安装 精度控制
中图分类号： U642 文献标识码： A 文章编号：
1 、前言
峡升船机为齿轮齿条爬升式垂直升船机，其过船规模为3000t级，最大提升高度113m，具有提升高度大、提升重量大、船厢与混凝土建筑物结合密切，施工精度要求高等特点，是目前世界上规模最大和技术难度最高的升船机。
齿条是船厢驱动机构向混凝土塔柱的传力构件，同时兼作船厢的横向导轨。齿条共四套，分别布置在四个塔柱电梯井段的垂直壁面上。为保证齿条安装质量，齿条采用两期埋件分期安装施工方法。一期埋件埋设在塔柱混凝土内，二期埋件埋设在二期混凝土内，齿条和二期埋件之间的间隙由特殊的砂浆（PagelV1/50）填充。预应力钢筋穿过一期混凝土中埋设的一期埋件，将齿条、二期埋件、与一期混凝土墙连接，通过施加预紧力使齿条、一二期埋件与一、二期混凝土形成整体承载结构。
2、齿条安装质量标准
在规定设计条件（气温17℃、无风、未悬挂平衡重及船厢）下，齿条的主要安装精度指标如下：
首节齿条（导轨板）安装精度：
a. 导轨板轴线至船厢室7号轴线的距离公差：±10mm
b. 导轨板反向导轨面至船厢室F轴线的距离公差：±5mm
c. 导轨板轴线的直线度公差：2/5000（任意5m长度范围内不大于2mm）
d. 导轨板X向垂直度公差：0.5mm，Y向垂直度公差：1.6mm，
e. 导轨板反向导轨面与船厢室纵向中心线的平行度公差：0.5mm
f. 导轨板组件上端面高程位置偏差 : ±2mm
g. 4根导轨板组件上端面高程相对差 :2mm
其他节齿条安装精度：
a. 齿条轴线至船厢室7号轴线的距离公差：±10mm
b. 齿条反向导轨面至船厢室F轴线的距离公差：±5mm
c. 齿条轴线垂直度公差：5mm
d. 四根齿条轴线的平行度公差：5mm
e. 齿条轴线的直线度公差：2/5000（任意5m长度范围内不大于2mm）
f. 齿条横向中心对称面的垂直度公差：5mm
g. 四根齿条横向中心对称面的平行度公差：5mm
h. 齿条反向导轨面的垂直度公差为：5mm
i. 齿条反向导轨面与船厢室纵向中心线的平行度公差：0.5mm
j. 四根齿条反向导轨面的平行度公差：5mm
k. 齿节齿条之间齿的节距公差：±0.1mm
l. 相邻两节齿条齿顶面中线在纵向铅垂面的夹角：≤0.01°；在横向铅垂面的夹角：≤0.04°
m． 4根同高程齿条安装高程相对差 :2mm
3、安装工艺
根据齿条安装特点及安装控制要点，通过对相关工序研讨、原型灌浆模拟试验及现场实践，制定了齿条安装控制性工艺流程：
3.1、控制要点
齿条的安装精度直接关系着船厢能否顺利运行，其施工控制要点主要包括：
（1）4组齿条的同步驱动控制
齿条共分四套对称布置，作为船厢驱动机构向混凝土塔柱的传力构件，安装中首要确保4组齿条做到同步驱动，即在安装精度上要保证4组齿条相对关系满足设计要求。
（2）首节齿条的安装精度控制
首节齿条作为起始基准节，安装质量直接关系到后续齿条整体安装质量。安装时首先确保4组齿条首节安装精度满足设计要求。
（3）齿条加固强度控制
齿条从安装到验收，需经过间隙灌浆、预应力张拉二道受强力作用工序，施工中要求齿条的加固强度能够满足齿条在上二道工序施工过程中不发生超差位移的要求。
（4）安装测量基准点控制
齿条在安装过程中产生的各项测量数据，全部以采用的测量基准点为施工依据。测量基准点的精度必须准确可靠。
3.2 施工准备
（1）测量基准点布设：
根据齿条安装技术要求，结合齿条实际安装位置及特点，每一套齿条专门布设了3个可满足各项技术要求的，具有代表性的基准点，用于齿条安装精度控制。
（2）测量基准点精度控制
由专业测量队伍通过三峡升船机局部控制网点SCJ09-1上架设高精度全站仪接正倒镜观测安装基准点坐标，取其平均值作为最终观测成果。为确保4套齿条同步驱动性，4套齿条 12个安装基准点坐标必须同时获取，避免重复架站带来的测量误差。
（3）配备专用施工工器具
齿条平面位置测量采用带座千分尺（精度0.01mm），水平度测量采用框式水平仪，绝对高程测量采用高精度全站仪，4组齿条相对高程测量采用高精度水准仪。
3.3安装方法
（1）首节齿条底部处于悬空状态，安装前根据首先安装好托架，托架顶部高程应比设计起始高程低10~20mm，便于利用千斤顶进行调整。
（2）首节齿条吊装就位后首先利用千斤顶将高程调整到位。然后在其上部焊接线架，采用高精度激光天顶仪进行测量基准点的返点，利用带座千分尺（精度0.01mm）配合钢琴线挂重垂的方法控制调整齿条的里程、中心和垂直度等控制尺寸，同时用框式水平仪进行齿条顶部水平度测量调整。
（3）当齿条安装尺寸调整到位后，利用工艺螺栓进行加固（见下图）。
齿条的调整加固分析：单节齿条长4.725m，重约25t，加固到验收工序间需经过间隙灌浆、预应力张拉施工二道受强力作用工序，因上述2道工序为不可逆工序，为保证齿条安装质量，则必须保证齿条在上二道工序施工过程中位移量不大于0.2mm。通过研讨分析，制定了采用精加工工艺螺杆配合千斤顶进行齿条调整固定，配合焊接辅材进行增强加固的工艺措施。
a．齿条在X轴向加固强度：工装牢固焊接在二期埋件上，上、下四角由工装上四台5T压机进行加固控制，齿条调整到位后锁死压机，可以满足灌浆过程中X轴向承力需求。
b．齿条在Y轴向加固强度：每节齿条由16根M30调节螺杆控制，16根螺杆点面受力可以满足齿条在灌浆过程中Y轴向承力需求。
（4）齿条完成调整、加固及测量验收后可转入立模及灌浆工序。灌浆工序完成，待浆液完全凝固后可转入预应力钢筋张拉工序。
a. 立模和模板固定工序中，模板固定支撑不得与齿条产生联系，确保齿条及模板是2个独立系统，以免齿条在灌浆过程中因模板系统受力而发生位移。
b. 灌浆速度不能过快且要均匀平稳；
c．以齿条二期埋件为固定基础物，进行12块百分表架设，分别用于监控齿条在灌浆过程中相对于二期埋件间的位置（X、Y、H）变化值。在其上布设的百分表位置及数量需满足监控数据能够合理充分的说明导轨板变化趋势。在进行灌浆时监测过程中如发现监控点数值波动较大(大于0.2mm)时，立刻停止浇注，进行检查及处理，处理完成后方可继续进行浇注。
（5）已最先完成安装的齿条为定位基准进行剩余3个首节齿条安装。安装过程中必须保证四套齿条上高度标记线在同一高程，高程差不能超过±1mm。
（6）两节齿条间的间距用厂家提供的专用测量工具进行齿距测量，确保相邻齿条节间齿距及极限偏差达到196.875±0.1mm的要求。
（7）进行四套齿条间相对位置等各项几何尺寸调整，最终使所有尺寸满足设计要求。
4、结论
本文从齿条安装特点、技术要点等控制角度出发，编制了确实可行的施工工艺。经三峡升船机工程实践检验证明，该工艺措施能够很好满足三峡升船机齿条安装需要，在其他类似工程施工中，可提供有益的借鉴。
作者简介：
蔡春华，男，1983年8月，助理工程师，现任中国葛洲坝集团机电建设有限公司通航工程设备安装处三峡升船机金结安装项目部技术质检部副部长，主要从事水工金属结构制造安装及电站机电设备安装技术与质量管理工作。