弧形闸门铰座锚栓一期预埋精度控制探讨

弧形闸门铰座锚栓一期预埋精度控制探讨

莫军

中国水利水电第十四工程局有限公司云南昆明650041

摘要：水电工程弧形闸门铰座是弧形闸门的关键部件，精度要求高，规范要求两铰座同心度不大于1mm~2mm，而座铰的安装精度控制的重要环节为预埋锚栓或支铰钢梁、支撑大梁安装精度，针对水电工程中部分弧形闸门铰座锚栓设计为在一期混凝土中预埋，如此以来，锚栓安装精度控制难度又提升了一个台阶，其精度控制标准和控制方法值得探讨。

关键词：弧形闸门；铰座；锚栓预埋

1概述

里底水电站为典型的河床式电站枢纽，主要建筑物由左副坝、溢洪道（前期与导流明渠结合，后期改建为溢洪道）、河床式电站厂房、泄洪底孔、右副坝和开关站等建筑物组成。枢纽布置格局为左岸两孔溢洪道，河床布置三台发电机组厂房及三孔泄洪底孔。其中泄洪底孔及溢洪道工作闸门均采用弧形闸门，闸门尺寸分别为7m×8.4m－44m、14m×23.2m-22.69m（宽×高-挡水水头）。其中，溢洪道弧形闸门为三主横梁斜支臂结构，其设计水头为22.69m，运行期总水推力约36517KN，为我国最大超大型弧门之一。弧门支臂支铰结构为自润滑球铰，中心高程1804m，每个铰座布置22根φ56mm（长2900mm，单根重68kg）锚栓，锚栓在闸墩铰座锚块一期混凝土施工时预埋，一期混凝土内预埋长度为1840mm，二期混凝土在铰座垫板安装后浇筑，厚800mm。

图1溢洪道弧形闸门布置图

2锚栓预埋控制要求及难点

里底电站溢洪道弧门铰座锚栓设计在铰座锚块一期混凝土中预埋，铰座锚块位于闸墩尾部坝下0+43.544m~坝下0+50.033m、EL.1801.57m~1807.165m，为（宽×高）6.5m×5.595m悬挑2.4m的混凝土悬挑结构，由于闸墩锚块层密集布置纵、横预应力锚索，分层浇筑后缝面处理困难，设计要求闸墩锚块层近6m高一次浇筑。6.5m×5.595m悬挑2.4m的结构，混凝土重净达100t，浇筑后下沉变形直接影响到锚栓的最终精度，根据施工经验，一般小体积混凝土悬臂结构浇筑后的下沉量在1~3/1000，通常采用预起拱的方式平衡，按以上施工经验分析本工程锚块混凝土浇筑后下沉变形在5mm以上。根据《水电工程钢闸门设计制造安装及验收规范》NB/T35045[1]，弧形闸门铰座的基础螺栓和弧形闸门铰座钢梁安装应在闸墩锚杆或锚索预应力张拉和混凝土浇筑完成后进行；弧形闸门铰座的基础螺栓中心和设计中心的位置偏差应不大于1.0mm。根据《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2015[2]，混凝土内预埋螺栓中心线位置允许偏差为5mm。

针对里底电站锚栓在一期混凝土中直接预埋，且布置在大体积悬挑结构上，超出规范适应条件，考虑到锚栓一期混凝土外露部分长1060mm，有一定的微调余度，经参建各方研究分析确定：里底电站溢洪道弧门锚栓一期预埋安装验收按中心位置偏差不大于1.0mm控制，混凝土浇筑、锚索张拉后中心位置偏差按不大于5.0mm控制。

3锚栓预埋措施

鉴于以上条件，里底电站溢洪道弧门铰座锚栓预埋控制要点：一是保证安装精度，二是控制混凝土浇筑过程的位移变形的影响，控制锚栓最终偏差值。

（1）预埋精度控制。由于锚块部位锚索、配筋密集，施工工序多，锚栓无法整体安装，故锚栓在锚索预埋管、钢筋、模板校正和加固完成后进行预埋，施工顺序为：锚块悬挑结构底模及支撑体系→闸墩、锚块锚索预埋管预埋→闸墩、锚块钢筋绑扎→闸墩、锚块模板安装（除锚栓部位以外）→锚栓安装→锚栓部位模板安装。锚栓预埋采用20mm厚钢板配钻锚栓孔作定位板，前、后双定位板对预埋锚栓进行固定，定位板螺栓孔利用铰座垫板配钻成孔，保证钻孔位置与铰座垫板出厂孔位一致；安装时先按设计位置固定定位板，前板固定在锚栓外露端丝牙位置，尾板固定在锚栓的尾部，定位板校正、加固牢靠，并采用角钢将两个定位板加固成整体，然后对应穿入22根螺栓，按设计外露长度调整好每根螺栓的外露长度，进行二次复核检查，调校好后前定位板前后采用螺母夹紧，混凝土开仓浇筑前再次进行测量复查。

（2）混凝土浇筑过程悬挑结构下沉对锚栓位移变形影响的控制

由于锚块悬挑2.4m，6m高分层一次浇筑，混凝土浇筑过程锚块承重平台最大承重约100t，承重平台及底模下沉无法消除，防止混凝土浇筑过程中因混凝土重力影响产生的偏差其关键为保证锚栓加固与混凝土承重系统、钢筋、模板及仓内锚索预埋管相对独立，另外尽量减小悬挑结构的下沉量。通过受力计算，混凝土承重平下部采用在闸墩混凝土预埋水平悬挑工字钢支撑，并加斜撑加强，同时，仓面内埋设竖向工字倒吊，保证其承载能力，可最大限度的减小下沉量。锚栓加固采用了两种形式：一种是在仓内埋设工字钢采取相对独立的系统对锚栓进行反吊加固，同时反吊系统采用花兰螺栓加固锚栓于两块定位钢板上，保证混凝土浇筑过程中锚栓产生的移位时可动态微调，如下图2（1）；另一种是在下部混凝土上悬挑支撑对锚栓固定板进行加固，方式与锚块底模的支撑相同，但相对独立，如下图2（2）。

（1）（2）

图2锚栓加固图

4锚栓预埋控制成果分析

里底电站溢洪道弧门铰座锚栓预埋施工中，左、右边墩采用反吊的形式加固，中墩采用悬挑支撑的形式加固，其安装精度及浇筑后下沉控制检测数值如下表1。

表1里底电站溢洪道弧门铰座锚栓预埋精度检测值表

从施工过程及检测结果看，两种方案混凝土浇筑后锚栓下沉位移为均控制到5.0mm以内，接近预估值上限。但两方案相比，反吊加固方案独立性好，可在混凝土浇筑过程中微调，混凝土浇筑后锚栓下沉位移为1.7~3.2mm，但施工难度稍大；悬挑支撑加固方案由于支撑位于混凝土结构底部，实际独立性较差，混凝土浇筑后锚栓下沉位移达到了5.0mm。

5结束语

从里底水电站溢洪道弧形闸门铰座锚栓预埋及精度控制成果来看，铰座锚栓一期预埋通过预埋精度控制和利用二期混凝土后浇部分外露段的微调，可满足弧门安装精度要求。但锚栓在一期混凝土中直接预埋，而且往往是在悬挑或简支梁结构上，其精度控制难度较大，偏差值控制到1mm~2mm是很难实现，本工程通过采取相对独立的加固措施，有效减小了混凝土结构施工过程下沉的影响，但无法做到消除，锚栓一期预埋最终偏差值仍达到5mm左右。根据本工程实践经验，建议弧形闸门铰支锚栓尽量布置到二期混凝土内或采用铰座钢梁形式，较利于安装精度控制，当条件限制必须布置于一期混凝土中时，本工程实践可作为参考。

参考文献：

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[5]王凯，沈禹光，董蛟震，等.悬挑工字钢梁预埋可周转锚固螺栓做法创新[J].天津建设科技，2015，25（1）：22-24.。

作者简介：

莫军（1984.01-）男，四川南充人，工程师，长期从事水利水电工程技术管理工作。