一种测量垂直基坑坑内标高的新型塔尺系统及使用方法与流程

本发明涉及工程测量领域，特别涉及一种测量垂直基坑坑内标高的新型塔尺系统及使用方法。

背景技术：

通常情况下，高程测量时所采用的传统塔尺高度最大值为5m，其测量的高程范围在测量仪器镜头视线高度的-5m到0m之间；当所需测量的点高程比测量仪器镜头视线高度低5m以上时，特别是当这些点位于坑槽内部时，无法读取塔尺上的高程刻度，导致测量工作无法进行，同时，当测量位置点附近由于狭窄、光滑、倾斜等原因不利于立尺人进行扶尺工作时，塔尺容易出现晃动或倾斜现象，从而导致测量误差的产生，另外，当测量区域光线昏暗时，测量可视度不足，严重影响测量的精度。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种测量垂直基坑坑内标高的新型塔尺系统及使用方法，能配合水准仪有效完成基坑坑内的高程测量工作；避免了人工扶尺的不便及造成的测量误差；在塔尺托盘上设置朝向塔尺尺身的照明灯泡，能为光线不足或昏暗的测量区域提供充足的照明条件，解决了测量区域光线昏暗或夜间测量时，可视度太低而造成的高程读数误差问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明一种测量垂直基坑坑内标高的新型塔尺系统，包括悬臂式塔尺基座、悬臂式塔尺托盘和塔尺，所述悬臂式塔尺基座为三棱柱结构，所述悬臂式塔尺基座包含有钢管螺纹固定端、升降杆螺纹固定端、钢管与升降杆连接杆、钢管、升降杆、升降控制卡扣、钢管高程刻度、杆端限位杆和管端限位板，三根升降杆分别安装于钢管的外侧，两两升降杆之间通过钢管与升降杆连接杆固定，所述钢管螺纹固定端设置于钢管的顶端，所述升降杆螺纹固定端位于升降杆的顶端，所述钢管和升降杆均为伸缩套管式结构，所述升降控制卡扣分别位于钢管、升降杆的伸缩节管处，所述钢管高程刻度位于钢管的外表面上，所述管端限位板安装于钢管的底端，且管端限位板的外侧通过杆端限位杆和升降杆的底端相固定，所述悬臂式塔尺托盘包含有钢管固定螺孔、升降杆固定螺栓、塔尺固定槽、塔尺固定卡扣、圆气泡放大镜、圆气泡放大镜支撑杆、圆气泡槽、圆气泡、地脚螺栓、水平支撑杆、照明灯泡、电源插孔，所述钢管固定螺孔位于悬臂式塔尺托盘的底面中部，升降杆固定螺栓位于钢管固定螺孔的外侧，且钢管固定螺孔和钢管的位置相对应，升降杆固定螺栓和升降杆的位置相对应，所述塔尺固定槽开设于悬臂式塔尺托盘表面上，塔尺固定卡扣位于塔尺固定槽的内壁上，所述圆气泡槽位于塔尺固定槽的一侧、悬臂式塔尺托盘的顶面，所述圆气泡放大镜支撑杆安装于圆气泡槽的一侧，圆气泡放大镜垂直安装于圆气泡放大镜支撑杆的端部，且圆气泡放大镜位于圆气泡槽的正上方，所述悬臂式塔尺托盘的边缘端部设置有水平支撑杆，且悬臂式塔尺托盘通过地脚螺栓贯穿于水平支撑杆固定在坑槽边坡坡顶面的边缘处，所述塔尺包括尺顶圆气泡槽、尺身刻度、尺身、尺节伸缩卡扣、尺身支撑杆、尺端插槽、圆气泡、尺身支撑杆转动轴、尺身支撑杆末端固定电磁铁吸盘、尺身支撑杆伸缩卡扣、尺身支撑杆连接螺栓、尺节滑槽、塔尺顶盖和尺节滑动头，所述尺身刻度垂直设置于尺身的外表面上，所述塔尺顶盖位于尺身的顶端处，尺顶圆气泡槽位于塔尺顶盖中央处，所述圆气泡位于尺顶圆气泡槽内，所述尺身的两端部通过尺身支撑杆转动轴连接尺身支撑杆，所述尺身支撑杆为套杆式结构，尺身支撑杆伸缩卡扣位于尺身支撑杆中部，所述尺身支撑杆末端固定吸盘通过尺身支撑杆连接螺栓和尺身支撑杆相连接，所述塔尺托盘的顶面设置有朝向塔尺尺身的照明灯泡，所述照明灯泡的电源插口位于塔尺托盘的底面，所述尺节滑槽位于尺身的外侧表面上，且尺节滑槽和尺身刻度相对称，所述尺身支撑杆的顶端通过尺身支撑杆转动轴和尺节滑槽滑动连接，所述尺身支撑杆的底端通过尺身支撑杆末端固定吸盘固定在坑槽边坡坡顶面。

作为本发明的一种优选技术方案，所述管端限位板的底面与坑槽内测量面相接触，所述升降杆和坑槽底侧面的坑壁面相互平行。

本发明还相应的提供一种基于测量垂直基坑坑内标高的新型塔尺系统的使用方法，包括以下步骤：

s1.首先用地脚螺栓将悬臂式塔尺托盘上的三根水平支撑杆固定在坑槽坡顶边缘处，使悬臂式塔尺托盘的主体牢固固定在坑槽坡顶边缘外的悬空面上；其次将悬臂式塔尺基座顶部的钢管螺纹固定端和升降杆螺纹固定端分别拧入悬臂式塔尺托盘底部的钢管固定螺孔和升降杆固定螺栓，使得悬臂式塔尺基座与悬臂式塔尺托盘相连成一个整体；

s2.通过调节水平支撑杆与悬臂式塔尺托盘的夹角，使得悬臂式塔尺托盘水平，分别采用塔尺托盘顶面上的圆气泡来检验悬臂式塔尺托盘的水平状态，然后将组装完成的塔尺插入塔尺固定槽内，使塔尺固定卡扣卡住尺端插槽，即可使塔尺牢固的固定在悬臂式塔尺托盘上；

s3.首先用塔尺顶盖上的圆气泡检验尺身的铅直状态；其次用尺身支撑杆连接螺栓将尺身支撑杆末端固定电磁铁吸盘连接在尺身支撑杆末端；然后通过尺身支撑杆转动轴来旋转尺身支撑杆，通过尺身支撑杆伸缩卡扣来调整尺身支撑杆的长度，使尺身支撑杆末端固定电磁铁吸盘与坑槽坡顶表面处的稳固点接触；使尺身支撑杆的末端与坑槽坡顶表面相连，尺身支撑杆能保证测量过程中塔尺尺身的稳定性；

s4.通过升降控制卡扣来控制钢管和升降杆的伸缩，使管端限位板与所要测量的坑槽底接触，管端限位板和杆端限位杆支撑升降杆和钢管并使之不发生倾斜位移，读取管端限位板处的钢管高程刻度值，记为钢管读数；

s5.首先在观测点架设水准仪，通过尺节伸缩卡扣调整尺身长度，使之在水准仪的视线高度可视范围内；然后旋转水准仪使水准仪镜头实现对准塔尺尺身刻度，读取高程刻度值，当夜间测量或光线不足时，打开塔尺托盘上设置的照明灯泡照明；

s6.根据公式即可测点：测点高程＝观测点高程+水准仪的架设仪高—读取的高程刻度值—悬臂式塔尺托盘的厚度—管端限位板的厚度—钢管与升降杆连接杆底面与悬臂式塔尺托盘底面的垂直距离—钢管读数，其中水准仪的架设仪高、悬臂式塔尺托盘的厚度、管端限位板的厚度、钢管与升降杆连接杆底面与悬臂式塔尺托盘底面的垂直距离均可通过钢尺量出。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

(1)在传统塔尺无法测量的坑槽底面位置，在不对水准仪进行改造的情况下，本新型塔尺能配合水准仪有效完成基坑坑内的高程测量工作；

(2)当测量位置点附近由于狭窄、光滑、倾斜原因不利于扶尺人站立时，塔尺的晃动和非完全直立状态会导致测量误差的产生，本发明中的塔尺基座通过带有地脚螺栓的托盘支撑杆基座可将塔尺尺身及塔尺托盘固定在悬空面上；塔尺基座底部的高度调节杆和调节轮可以调整塔尺托盘表面的水平状态，且塔尺托盘上有圆气泡可以检验塔尺的直立状态，从而避免了人工扶尺的不便及造成的测量误差；

(3)在塔尺托盘上设置朝向塔尺尺身的照明灯泡，能为光线不足或昏暗的测量区域提供充足的照明条件，解决了测量区域光线昏暗或夜间测量时，可视度太低而造成的高程读数误差问题。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是悬臂式塔尺基座组件的立面图；

图2是悬臂式塔尺基座组件的平面图；

图3是悬臂式塔尺托盘组件的立面图；

图4是悬臂式塔尺托盘组件的俯视平面图；

图5是悬臂式塔尺托盘组件的仰视平面图；

图6是塔尺尺身的立面图；

图7是塔尺尺身的平面图；

图8是坑槽测量时的塔尺系统整体立面图；

图9是坑槽测量时的塔尺系统整体侧面图；

图中：1、悬臂式塔尺基座；11、钢管螺纹固定端；12、升降杆螺纹固定端；13、钢管与升降杆连接杆；14、钢管；15、升降杆；16、升降控制卡扣；17、钢管高程刻度；18、杆端限位杆；19、管端限位板；2、坑槽边坡坡顶面；3、悬臂式塔尺托盘；31、钢管固定螺孔；32、升降杆固定螺栓；33、塔尺固定槽；34、塔尺固定卡扣；35、圆气泡放大镜；36、圆气泡放大镜支撑杆；37、圆气泡槽；38、圆气泡；39、地脚螺栓；310、水平支撑杆；311、照明灯泡；312、电源插孔；4、塔尺；41、尺顶圆气泡槽；42、尺身刻度；43、尺身；44、尺节伸缩卡扣；45、尺身支撑杆；46、尺端插槽；47、圆气泡；48、尺身支撑杆转动轴；49、尺身支撑杆末端固定电磁铁吸盘；410、尺身支撑杆伸缩卡扣；411、尺身支撑杆连接螺栓；414、尺节滑槽；415、塔尺顶盖；416、尺节滑动头；5、坑槽底；6、坑壁面。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1-9所示，本发明提供一种测量垂直基坑坑内标高的新型塔尺系统，包括悬臂式塔尺基座1、悬臂式塔尺托盘3和塔尺4，悬臂式塔尺基座1为三棱柱结构，悬臂式塔尺基座1包含有钢管螺纹固定端11、升降杆螺纹固定端12、钢管与升降杆连接杆13、钢管14、升降杆15、升降控制卡扣16、钢管高程刻度17、杆端限位杆18和管端限位板19，三根升降杆15分别安装于钢管14的外侧，两两升降杆15之间通过钢管与升降杆连接杆13固定，钢管螺纹固定端11设置于钢管14的顶端，升降杆螺纹固定端12位于升降杆15的顶端，钢管14和升降杆15均为伸缩套管式结构，升降控制卡扣16分别位于钢管14、升降杆15的伸缩节管处，钢管高程刻度17位于钢管14的外表面上，管端限位板19安装于钢管14的底端，且管端限位板19的外侧通过杆端限位杆18和升降杆15的底端相固定，悬臂式塔尺托盘3包含有钢管固定螺孔31、升降杆固定螺栓32、塔尺固定槽33、塔尺固定卡扣34、圆气泡放大镜35、圆气泡放大镜支撑杆36、圆气泡槽37、圆气泡38、地脚螺栓39、水平支撑杆310、照明灯泡311、电源插孔312，钢管固定螺孔31位于悬臂式塔尺托盘3的底面中部，升降杆固定螺栓32位于钢管固定螺孔31的外侧，且钢管固定螺孔31和钢管14的位置相对应，升降杆固定螺栓32和升降杆15的位置相对应，塔尺固定槽33开设于悬臂式塔尺托盘3表面上，塔尺固定卡扣34位于塔尺固定槽33的内壁上，圆气泡槽37位于塔尺固定槽33的一侧、悬臂式塔尺托盘3的顶面，圆气泡放大镜支撑杆36安装于圆气泡槽37的一侧，圆气泡放大镜35垂直安装于圆气泡放大镜支撑杆36的端部，且圆气泡放大镜35位于圆气泡槽37的正上方，悬臂式塔尺托盘3的边缘端部设置有水平支撑杆310，且悬臂式塔尺托盘3通过地脚螺栓39贯穿于水平支撑杆310固定在坑槽边坡坡顶面2的边缘处，照明灯泡311位于悬臂式塔尺托盘3的上表面，水平支撑杆310的数量为2根，悬臂式塔尺托盘3的底面还开设有用于照明灯泡311供电的电源插孔312，且照明灯泡311和电源插孔312电性连接，塔尺4包括尺顶圆气泡槽41、尺身刻度42、尺身43、尺节伸缩卡扣44、尺身支撑杆45、尺端插槽46、圆气泡47、尺身支撑杆转动轴48、尺身支撑杆末端固定电磁铁吸盘49、尺身支撑杆伸缩卡扣410、尺身支撑杆连接螺栓411、尺节滑槽414、塔尺顶盖415和尺节滑动头416，尺身支撑杆末端固定电磁铁吸盘49为真空式吸盘或者电磁铁式吸盘，尺身刻度42垂直设置于尺身43的外表面上，塔尺顶盖415位于尺身43的顶端处，尺顶圆气泡槽41位于塔尺顶盖415中央处，圆气泡47位于尺顶圆气泡槽41内，尺身43的两端部通过尺身支撑杆转动轴48连接尺身支撑杆45，尺身支撑杆45为套杆式结构，尺身支撑杆伸缩卡扣410位于尺身支撑杆45中部，尺身支撑杆末端固定电磁铁吸盘49通过尺身支撑杆连接螺栓411和尺身支撑杆45相连接，塔尺托盘3的顶面设置有朝向塔尺尺身的照明灯泡311，照明灯泡311的电源插口312位于塔尺托盘3的底面，尺节滑槽414位于尺身43的外侧表面上，且尺节滑槽414和尺身刻度42相对称，尺身支撑杆45的顶端通过尺身支撑杆转动轴48和尺节滑槽414滑动连接，尺身支撑杆45的底端通过尺身支撑杆末端固定电磁铁吸盘49和坑槽边坡坡顶面2固定。

管端限位板19的底面与坑槽底5内测量面相接触，升降杆15和坑槽底5侧面的坑壁面6相互平行。

本发明还相应的提供一种基于测量垂直基坑坑内标高的新型塔尺系统的使用方法，包括以下步骤：

s1.首先用地脚螺栓39将悬臂式塔尺托盘3上的三根水平支撑杆310固定在坑槽坡顶边缘处，使悬臂式塔尺托盘3的主体牢固固定在坑槽坡顶边缘外的悬空面上；其次将悬臂式塔尺基座1顶部的钢管螺纹固定端11和升降杆螺纹固定端12分别拧入悬臂式塔尺托盘3底部的钢管固定螺孔31和升降杆固定螺栓32，使得悬臂式塔尺基座1与悬臂式塔尺托盘3相连成一个整体；

s2.通过调节水平支撑杆310与悬臂式塔尺托盘3的夹角，使得悬臂式塔尺托盘3水平，分别采用塔尺托盘3顶面上的圆气泡38来检验悬臂式塔尺托盘3的水平状态，然后将组装完成的塔尺4插入塔尺固定槽33内，使塔尺固定卡扣34卡住尺端插槽46，即可使塔尺4牢固的固定在悬臂式塔尺托盘3上；

s3.首先用塔尺顶盖415上的圆气泡47检验尺身43的铅直状态；其次用尺身支撑杆连接螺栓411将尺身支撑杆末端固定电磁铁吸盘49连接在尺身支撑杆45末端；然后通过尺身支撑杆转动轴48来旋转尺身支撑杆45，通过尺身支撑杆伸缩卡扣410来调整尺身支撑杆45的长度，使尺身支撑杆末端固定电磁铁吸盘49与坑槽坡顶表面处的稳固点接触；使尺身支撑杆45的末端与坑槽坡顶表面相连，尺身支撑杆45能保证测量过程中塔尺尺身43的稳定性；

s4.通过升降控制卡扣16来控制钢管14和升降杆15的伸缩，使管端限位板19与所要测量的坑槽底5接触，管端限位板19和杆端限位杆18支撑升降杆15和钢管14并使之不发生倾斜位移，读取管端限位板19处的钢管高程刻度17值，记为钢管读数；

s5.首先在观测点架设水准仪，通过尺节伸缩卡扣44调整尺身43长度，使之在水准仪的视线高度可视范围内；然后旋转水准仪使水准仪镜头实现对准塔尺尺身刻度42，读取高程刻度值，当夜间测量或光线不足时，可以打开塔尺托盘3上设置的照明灯泡311照明；

s6.根据公式即可测点：测点高程＝观测点高程+水准仪的架设仪高—读取的高程刻度值—悬臂式塔尺托盘3的厚度—管端限位板19的厚度—钢管与升降杆连接杆13底面与悬臂式塔尺托盘3底面的垂直距离—钢管读数，其中水准仪的架设仪高、悬臂式塔尺托盘3的厚度、管端限位板19的厚度、钢管与升降杆连接杆13底面与悬臂式塔尺托盘3底面的垂直距离均可通过钢尺量出。

具体的，悬臂式塔尺基座1，用于在土体表面固定塔尺托盘，并使托盘处于悬臂状态；钢管螺纹固定端11，在基座上固定钢管14；升降杆螺纹固定端12，在基座上固定升降杆15；钢管与升降杆连接杆13使钢管始终与基座底面垂直且不发生倾斜，使钢管14与升降杆15协同伸长或缩短；钢管高程刻度17用于测量基座悬空面与基坑底部的高差；升降控制卡扣16控制钢管14与升降杆15的伸长或缩短量；杆端限位杆18和管端限位板19，一方面使升降杆和钢管不发生倾斜位移，另一方面用于升降杆和钢管在基坑底面的支撑；

悬臂式塔尺托盘3，固定塔尺并使之直立；塔尺固定槽33和塔尺固定卡扣34，方便插入并固定塔尺4；圆气泡38检验塔尺托盘顶面的水平状态；地脚螺栓39和水平支撑杆310，将悬臂式塔尺托盘固定在坑槽顶边缘的悬空位置；

尺节伸缩卡扣44调节塔尺尺身的长度；尺身支撑杆45避免塔尺尺身的倾斜、晃动、弯曲的现象；尺身支撑杆末端固定电磁铁吸盘49，在非金属或金属表面固定尺身支撑杆；尺身支撑杆伸缩卡扣410调节塔尺支撑杆的长度；尺身支撑杆连接螺栓411连接尺身支撑杆及其末端的固定电磁铁吸盘49；尺节滑槽414和尺节滑动头416，用于尺身43的伸长和缩短；

(1)当所需测量的点高程比水准仪镜头视线低5m以上时，特别是所需测量的点位于坑槽底面时，采用专门发明的悬臂式基座1将塔尺系统固定在测量点正上方的悬空面上，通过悬臂式塔尺托盘的钢管14与升降杆15测量该悬空面与坑槽底面5的高差，同时使得水准仪镜头视线能观测到塔尺上的高程刻度42，从而读出镜头视线与塔尺系统悬空面的高程，最终得到坑槽底面5测量点的高程；

(2)专门发明的塔尺基座采用带有地脚螺栓39的托盘支撑杆310将塔尺托盘3固定在坑槽坡顶内侧的悬空面上，塔尺托盘3上的嵌尺槽21及槽内的塔尺固定卡扣22可以将塔尺4牢固固定；通过塔尺基座底部的高度调节杆114和调节轮115可以使塔尺托盘表面处于水平状态，且塔尺托盘上有圆气泡38检验托盘3是否处于水平状态，从而避免了人工扶尺的不便及造成的测量误差；

(3)在塔尺托盘3上设置有朝向塔尺尺身4的照明灯泡311，在塔尺托盘3的底部设置有电源插孔312，该插孔与塔尺托盘3的内置锂电池连通，以保证能为光线不足或昏暗的测量区域提供充足的照明条件，从而避免了高程读数误差。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

(1)在传统塔尺无法测量的坑槽底面位置，在不对水准仪进行改造的情况下，本新型塔尺能配合水准仪有效完成基坑坑内的高程测量工作；

(2)当测量位置点附近由于狭窄、光滑、倾斜原因不利于扶尺人站立时，塔尺的晃动和非完全直立状态会导致测量误差的产生，本发明中的塔尺基座通过带有地脚螺栓的托盘支撑杆基座可将塔尺尺身及塔尺托盘固定在悬空面上；塔尺基座底部的高度调节杆和调节轮可以调整塔尺托盘表面的水平状态，且塔尺托盘上有圆气泡可以检验塔尺的直立状态，从而避免了人工扶尺的不便及造成的测量误差；

(3)在塔尺托盘上设置朝向塔尺尺身的照明灯泡，能为光线不足或昏暗的测量区域提供充足的照明条件，解决了测量区域光线昏暗或夜间测量时，可视度太低而造成的高程读数误差问题。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。