一种地下电力隧道工程高程测量方法与流程

1.本发明涉及地下电力电缆、市政隧道项目高程测量、垂直位移监测应用领域，尤其是一种地下电力隧道工程高程测量方法。


背景技术：

2.地下电力电缆隧道是可容纳大量敷设在电缆支架上的电缆的走廊或隧道式构筑物，电力隧道两个出入口之间的距离一般不超过75m，隧道净高一般不低于1.90m，但当困难时局部地段可适当降低。多年前建设的电力隧道净高高度不足，加之狭窄隧道内弯曲度和两侧电缆管架限制，人员在里面工作很受限制。
3.目前地下电力电缆隧道高程控制测量与联系测量三等及以上的高程控制测量一般采用水准测量，四、五等可采用水准测量或光电测距三角高程测量。当采用水准测量时，应进行往返观测；采用光电测距三角高程测量时，应进行对向观测；高程导线宜构成闭合环。电力隧道高程测量采用水准测量时，除采用常规的方法外，有时为避免施工干扰还采用倒尺法传递高程。应用倒尺法传递高程时，规定倒尺的读数为负值，则高差的计算与常规水准测量方法相同。
4.竖井深度一般约10米，揭开井盖后，井口成为重大危险源。井上人员与井下人员应事先充分沟通，事中密切配合，在确保人员和仪器安全前提下，通过竖井进行了地面与地下隧道高程联系测量。井上人员首先保证自己安全，同时也有保护井下人员的责任。先清理干净井口及其附近区域，揭开井盖后，应马上在井口上遮盖安全网，防止井口人员或杂物坠落，井下人员必须戴安全帽，没有井上人员口令，不得处于井口下方。
5.由于狭窄隧道内弯曲度和两侧电缆管架等限制，还要顾及前视与后视边长比例，使得导线长度最长不超50米，最短不足10米，与规程中导线平均边长相差较大，导致导线及其三角高程测量精度有限；对于水准测量方式，尺长限制、视距限制、光线限制等也对电力隧道高程测量造成影响。
6.本发明公开了一种地下电力隧道工程高程测量方法，其成本小、操作简单；组装方便，高程测量精度高，具有显著的经济和社会效益。尤其对于隧道内部狭窄、弯曲多、内部通视条件差等情况，有着很好的推广价值。


技术实现要素：

7.本发明需要解决的技术问题是提供一种地下电力隧道工程高程测量方法，采用不易受空间影响的连通原理进行高程传递。利用连通器原理，解决隧道内传统水准与导线测量的实施困难的弊端，提高工作效率。
8.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种地下电力隧道工程高程测量方法，包括以下步骤：
9.s1、在竖井外一侧选取地面已知高程点，确定地面已知高程点的高程值为h0，在竖井口外布设井口测高程点，通过水准尺和水准仪联测至井口侧高程点，求出井口测高程点
的高程值为h1，作为井下悬挂钢尺高程传递的起点；
10.s2、在竖井口测高程点上架设带水平延伸支架的水准仪，在水平延伸支架上设置有向竖井内下垂的悬挂钢尺，采用悬挂钢尺测量竖井口测高程点与水平延伸支架底部的高差h0，并记录水平延伸支架底部起始刻度h1；
11.s3、在竖井下布设井下高程点，并在井下高程点上设置有直角三角尺，直角三角尺的水平直角边贴于井下高程点上、竖直直角边与悬挂钢尺重合，记录直角三角尺的水平直角边对应的读数h2；
12.s4、根据竖井口测高程点与井下高程点的高度差，求出井下高程点的高程值h2；
13.s5、在隧道内设置n个隧道高程点，井下高程点和各隧道高程点上均设置垂直水准管，利用悬挂钢尺与直角三角尺，依次计算出井下高程点与隧道高程点之间及每两个隧道高程点间的高差h
p
；
14.s6、利用井下高程点的高程值h2与各相邻高程点间高差累加值得到待求隧道高程点高程值h。
15.本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤s1中竖井口测高程点距井口0.5-1.0米。
16.本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤s2中水平延伸支架长度为1m。
17.本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤s4中的具体步骤为：
18.步骤s41、求出竖井口测高程点与井下高程点的名义高度差：
19.l0＝h
2-h
1-h0，
20.步骤s42、校正名义高度差，求出悬挂钢尺拉力和温度下的实际长度：
21.l
t
＝l0 δl α
×
l0×
(t-t0)，
22.式中l
t
为悬挂钢尺实际测量长度，α为钢尺膨胀系数，δl为尺长改正数，t为实际温度，t0为悬挂钢尺检定时温度；
23.步骤s43、求出井下高程点的高程值h2：
24.h2＝h
1-l
t
。
25.本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤s5的具体步骤为：
26.s51、在井下高程点和各隧道高程点的位置浇筑30cm
×
30cm
×
30cm的水泥墩，其上放置高程点标志；
27.s52、在水泥墩上安置用以固定水准管的固定装置，固定装置设置伸缩杆；
28.s53、每两相邻水准管分别用连通水管进行密封连接，分别比较两相邻水准管高度，固定高侧水准管并向高侧水准管内注水，根据实际地势通过固定装置上的伸缩杆调整低侧水准管位置，当低侧水准管与高侧水准管的液面均在同一水平线上且液面高于连通水管分别与低侧水准管与高侧水准管连接处时，固定低侧水准管；
29.s54、将悬挂钢尺从水平延伸支架上拿下来并分别固定于各水准管的液面位置，同时将直角三角尺的水平直角边贴于井下高程点及各隧道高程点上、竖直直角边与悬挂钢尺重合，分别记录直角三角尺的水平直角边对应的读数h
i2
及水准管液面对应的读数h
i1
，所以井下高程点及各隧道高程点与水准管液面水平高度间的高差h
′i分别为：
30.h
′i＝h
i2-h
i1
，
31.其中，当i＝1时，h
i1
为井下高程点水准管液面钢尺数值，h
i2
为井下高程点悬挂钢尺数值；当i＝2，3，4
…
n，h
i1
为第i-1个隧道高程点水准管液面钢尺数值，h
i2
为第i-1个隧道高程点悬挂钢尺数值；
32.s55、依次计算井下高程点与隧道高程点之间及每两个隧道高程点间的高差h
p
：
33.h
p
＝h
′
i-h
′
i 1
。
34.本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤s6中待求隧道高程点高程值h为：
[0035][0036]
其中，n为隧道内联测的第n个隧道高程点，1≤n≤n。
[0037]
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：
[0038]
1、本发明公开了一种地下电力隧道工程高程测量方法，尤其针对隧道弯曲处多、内部狭窄的情形。首先在竖井口布设井口测高程点，并与地面已知高程点进行水准联测；然后在竖井口测高程点上架设带水平延伸支架的水准仪，利用悬挂钢尺进行高程的隧道内外高程传递，获取准确的电力隧道内高程起算数据；在隧道内布设n个隧道高程点并安置水准管，利用连通器原理，在各隧道高程点上均固定竖直水准管，每两相邻水准管间用连通水管紧密封闭连接，借助悬挂钢尺、直角三角尺完成高程点与水准管液面高差量算，根据两相邻隧道高程点连通的水准管液面高度相同，计算出两隧道高程点间的高差，依次累加计算可得出各隧道高程点的高程值。本专利对于隧道内部狭窄、弯曲多、内部通视条件差等情况，有着很好的推广价值。其成本小、操作简单；组装方便，高程测量精度高，可达到水准测量精度，具有显著的经济和社会效益；
[0039]
2、电力隧道内部由于空间环境与弯曲走向等限制，传统水准、导线测量实施难度大，本发明采用不易受空间影响的连通原理进行高程传递。利用连通器原理，解决隧道内传统水准与导线测量的实施困难的弊端，提高工作效率，而且连通水准管成本很小、操作简单、携带方便，借助悬挂钢尺的方法，通过三角尺完成高程点与水准管液面高差测量，进而计算出两相邻高程点间的高差。达到水准测量精度等级。
附图说明
[0040]
图1是本发明步骤s1的测量示意图；
[0041]
图2是本发明步骤s2～s4的测量示意图；
[0042]
图3是本发明步骤s51～s52的测量示意图；
[0043]
图4是本发明步骤s53～s55的测量示意图；
[0044]
其中，1、水准尺，2、地面已知高程点，3、水准仪，4、井口测高程点，5、水平延伸支架，6、直角三角尺，7、水准管，8、连通水管，9、水泥墩，10、伸缩杆，11、悬挂钢尺，12、井下高程点，13、隧道高程点。
具体实施方式
[0045]
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：
[0046]
如图1至图4所示，一种地下电力隧道工程高程测量方法，包括以下步骤：
[0047]
s1、在竖井外一侧选取地面已知高程点2，确定地面已知高程点2的高程值为h0，在
竖井口外布设井口测高程点4，竖井口测高程点4距井口0.5-1.0米，通过水准尺1和水准仪3联测至井口侧高程点4，求出井口测高程点4的高程值为h1，作为井下悬挂钢尺高程传递的起点；
[0048]
s2、在竖井口测高程点4上架设带水平延伸支架5的水准仪3，水平延伸支架长度1m，过长会影响水准仪3稳定性，过短会影响高程传递工作。在水平延伸支架5上设置有向竖井内下垂的悬挂钢尺11，采用悬挂钢尺11测量竖井口测高程点4与水平延伸支架5底部的高差h0，并记录水平延伸支架5底部起始刻度h1；
[0049]
s3、在竖井下布设井下高程点12，并在井下高程点12上设置有直角三角尺6，直角三角尺6的水平直角边贴于井下高程点12上、竖直直角边与悬挂钢尺11重合，记录直角三角尺6的水平直角边对应的读数h2；
[0050]
s4、根据竖井口测高程点4与井下高程点12的高度差，求出井下高程点12的高程值h2；具体步骤为：
[0051]
步骤s41、求出竖井口测高程点4与井下高程点12的名义高度差：
[0052]
l0＝h
2-h
1-h0，
[0053]
步骤s42、名义高度差测量要进行尺长改正，求出悬挂钢尺11拉力和温度下的实际长度：
[0054]
l
t
＝l0 δl α
×
l0×
(t-t0)，
[0055]
式中l
t
为悬挂钢尺实际测量长度，α为钢尺膨胀系数，δl为尺长改正数，t为实际温度，t0为悬挂钢尺检定时温度；
[0056]
步骤s43、求出井下高程点12的高程值h2：
[0057]
h2＝h
1-l
t
；
[0058]
s5、在隧道内设置n个隧道高程点13，井下高程点12和各隧道高程点13上均设置垂直水准管7，利用悬挂钢尺11与直角三角尺6，依次计算出井下高程点12与隧道高程点13之间及每两个隧道高程点13间的高差h
p
；具体步骤为：
[0059]
s51、在井下高程点12和各隧道高程点13的位置浇筑30cm
×
30cm
×
30cm的水泥墩9，其上放置高程点标志；
[0060]
s52、在水泥墩9上安置用以固定水准管的固定装置，固定装置设置伸缩杆10；
[0061]
s53、每两相邻水准管7分别用连通水管8进行密封连接，分别比较两相邻水准管7高度，固定高侧水准管7并向高侧水准管7内注水，根据实际地势通过固定装置上的伸缩杆10调整低侧水准管7位置，当低侧水准管7与高侧水准管7的液面均在同一水平线上且液面高于连通水管8分别与低侧水准管7与高侧水准管7连接处时，固定低侧水准管7；
[0062]
s54、将悬挂钢尺11从水平延伸支架5上拿下来并分别固定于各水准管7的液面位置，同时将直角三角尺6的水平直角边贴于井下高程点12及各隧道高程点13上、竖直直角边与悬挂钢尺11重合，分别记录直角三角尺6的水平直角边对应的读数h
i2
及水准管液面对应的读数h
i1
，这里考虑测量长度较短，可不考虑尺长改正，直接用测量读数进行计算处理；所以井下高程点12及各隧道高程点13与水准管液面水平高度间的高差h
′i分别为：
[0063]h′i＝h
i2-h
i1
，
[0064]
其中，当i＝1时，h
i1
为井下高程点水准管液面钢尺数值，h
i2
为井下高程点悬挂钢尺数值；当i＝2，3，4
…
n，h
i1
为第i-1个隧道高程点水准管液面钢尺数值，h
i2
为第i-1个隧道
高程点悬挂钢尺数值；
[0065]
s55、依次计算井下高程点12与隧道高程点13之间及每两个隧道高程点13间的高差h
p
：
[0066]hp
＝h
′
i-h
′
i 1
；
[0067]
s6、利用井下高程点12的高程值h2与各相邻高程点间高差累加值得到待求隧道高程点13高程值h为：
[0068][0069]
其中，n为隧道内联测的第n个高程点，1≤n≤n。
[0070]
本发明公开了一种地下电力隧道工程高程测量方法，尤其针对隧道弯曲处多、内部狭窄的情形。首先在竖井口布设井口测高程点，并与地面已知高程点进行水准联测；然后在竖井口测高程点上架设带水平延伸支架的水准仪，利用悬挂钢尺11进行高程的隧道内外高程传递，获取准确的电力隧道内高程起算数据；在隧道内布设n个隧道高程点并安置水准管，利用连通器原理，在各隧道高程点上均固定竖直水准管7，每两相邻水准管7间用连通水管8紧密封闭连接，借助悬挂钢尺11、直角三角尺6完成高程点与水准管7液面高差量算，根据两相邻隧道高程点连通的水准管液面高度相同，计算出两隧道高程点间的高差，依次累加计算可得出各隧道高程点的高程值。本专利对于隧道内部狭窄、弯曲多、内部通视条件差等情况，有着很好的推广价值。其成本小、操作简单；组装方便，高程测量精度高，可达到水准测量精度，具有显著的经济和社会效益。