技术领域

[0001] 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

[0002] 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

[0003] 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 400〜600讓高处 （最佳高度为 500讓）， 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� �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 Hl、 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 XI、 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 Yl、 Υ2、 Υ3、 Υ4 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 Hl、 Η2、 XI、 Χ2、 Yl、 Υ2、 Υ3、 Υ4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 Hl、 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 XI、 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 Yl、 Υ2、 Υ3、 Υ4 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。 工业实用性

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。