摘要：架空输电线路工程项目中将近70％杆塔位于高山，森林中且部分杆塔一面依山，三面悬崖。若按常规方法对转角杆塔倾斜率检查，观测点极受地形、障碍物的限制，顺线路或横线路方向上根本没有架设经纬仪的合适位置，因此检查是无法实现的。本文以分析经纬仪测量线路杆塔倾斜的原理及特点基础上重新提出一种使用坐标法来测量、计算杆塔倾斜率的方法，可供同行们参考学习。
关键词：杆塔倾斜测量；直角目镜；平面镜；三维测量
一 引言
为实现远距离、大容量输电，超、特高压输电线路已成为我国电网建设的发展趋势。随着土地资源的日益稀缺和人们对环境要求的日益重视，输电线路走廊的可选性越来越小，线路走廊已不可避免地需要穿越地形和地质条件十分复杂的山区斜坡地形。
架空输电线路对杆塔倾斜进行测量是线路建设施工和运维的主要内容之一。线路在投运前，随工程中间、竣工验收都必须对杆塔倾斜进行测量(执行GB 50233-2014: 7.1.8,7.1.9,7.1.10；DL/T5168-2016:4.4；GB50545-2010:11.3.1的相关要求)，以便及时发现杆塔倾斜存在的缺陷及时处理，消除隐患，确保线路投运后的安全运行。线路投运后，当发生山体滑坡、基础沉陷等地质灾害或外力破坏时，对杆塔进行倾斜测量，可以为事故分析提供准确数据，为采取临时措施和永久措施提供判断的依据。目前线路杆塔倾斜度测量方法主要有铅垂法、经纬仪法以及三位激光测量法，其中使用经纬仪观测是最常用的测量方法之一，在这基础上本文提出新一种测量方法，以上述测量方法的工作原理及其特点分析如下。
二 常用的测量杆塔倾斜的方法分析
2.1经纬仪杆塔外侧测量杆塔的倾斜值
杆塔外侧测量杆塔倾斜值也是现今常用的方法之一，其应先在杆塔外侧顺线路和横线路方向中心线（或角分线）距杆塔高（1.5~2倍）的位置上选四个观测点架设经纬仪。但是在选取仪器架设位置时因特定条件限制，受地理位置及现场物体的阻挡影响，经常会遇到观测点不能满足情况，即该方法失效。
2.2 杆塔内侧平面镜法测量杆塔倾斜值
杆塔内侧平面镜法测量杆塔倾斜值是通过适当地设置平面镜，合理地设计光路，以观测特定目标在平面镜中的成像代替观测特定目标本身，从而解决特殊地形测量条件受限时目标物的观测问题。但时此方法也会因杆塔自身平面结构构件阻挡视线影响，且为保证平面镜与测量中心线所在竖直面的垂直是确保该方法测量精度的关键，因此必须严格对镜面进行微调找正。
结合以上测量杆塔倾斜的方法分析，本人提出基于一种坐标投点法测量杆塔倾斜率的应用，
三 坐标法测量的原理与特点
坐标法测量杆塔倾斜度是一种选取、结合以前多种测量思路的测量方法，其测量原理为：
1、建立杆塔构造中底部中心点O1(x1，y1，z1)，设定一基准水平面；
2、选取杆塔各水平面构造中心点O2(x2，y2，z2)为测点；
3、在杆塔底部选取能通视O1，O2的一点O3(x3，y3，z2)架设经纬仪（全站仪），测量各点所需数据结合算法建立各坐标点，最后通过下式计算出杆塔的倾斜率。
特点是：保留现今常用经纬仪（全站仪）的习惯，不需要另外购置昂贵的其他设备，只要把经纬仪（全站仪）望远镜的平面目镜置换成直角目镜，结合平面镜法测量思路，测量不再受地形及障碍物的限制及三维激光测量法的算法。具有精度高、便携、非接触测量、形象直观操作人员无需再培训等优点。
四 直角目镜测量杆塔倾斜率的方法
1、测量工器具的准备
主要测量工具包括：经纬仪或全站仪（精度1″）、直角目镜、可见光投线仪（细线、吊锤）、钢卷尺、定位钉、图纸等。
2、杆塔底部中心点和测量点的设定
用可见光投线仪投射或用尼龙线及吊垂将杆塔4条腿为基准交叉盘绕“X”型定出杆塔底面中心点O1(x1，y1，z1)以此点建立一基准水平面，为减少计算误差，此点尽量靠近杆塔底部或与所设的经纬仪高度相等。
在杆塔底部选定一测量点O3(x3，y3，z3)，可使经纬仪的望远镜通视杆塔顶端中心点及点O1。O3点至O1点的水平距离设为S1>2米，一般转角塔朝外角侧方向选定。如图1所示：（02’为O2垂直投影在水平面上的点）
图1 坐标法测量杆塔倾斜
3、坐标法计算杆塔倾斜率的方法
将经纬仪置于测量点O3上将望远镜的平面目镜换成直角目镜，使望远镜的“十”字丝对准中心桩O1，以此为起始角，记录经纬仪水平盘读数（或者读盘归零值），计算O3与O1点的水平距离S1及基准水平面与基础顶面的相对高差h1，量取仪器高i，后照准杆塔顶端的中心点O2，记录水平夹角α3及竖直夹角β3，取已知杆塔高度H（取此值参与计算虽然有误差，但很小可忽略），计算点03与02垂直投影在中心绝对平面上的点02’的水距离为S2。
i--仪器高度（m）
H--全他高度（m）
β3--竖直夹角（度）
将经纬仪置于杆塔底部中心O1桩位置，测量横线路方向两主材准线间形成的夹角，将其二等分线的延线设为横担方向的基准线，依此基准线为起始角（或者读盘归零值），转动经纬仪照准O3桩并读取水平度盘读数，记录夹角α1。设O1平面坐标点为（0,0），计算O2点坐标点（x2,y2）。其中α3前项的‘±’为α3方向取值。
x2=S1×cosα1-S2×cos（α1±α3）
y2=S1×sinα1-S2×sin（α1±α3）
注：当x2，y2的取值小于0时为横线路及顺线路方向的镜面位。如一转角塔03的测点选在外角的大号侧，当x2，y2为负值时可以判定此塔顶中心倾向内角、小号侧。
最后可求得杆塔倾斜率：
其他要求：在中间铁塔验收时，对转角塔或终端塔等需要预偏倾斜的需复核施工方对杆塔预偏率的经验取值，为方便竣工验收时与原设计作比较，收集数据积累经验。
结语
杆塔倾斜度的正确测量，对电力系统的安全运行具有重要的意义。经纬仪杆塔外侧测量法是当前测量杆塔倾斜常用的测量方法，该方法虽无需登塔，但存在操作繁琐，受地形严重限制的不足；平面镜测量法也不需登高作业，不受地形限制但操作复杂，测量精度较低；基于坐标法测量杆塔倾斜是一种全新的测量方法，具有非接触测量、便携、精度高、形象直观等优点，此方法在本局的220kV富畲甲乙架空输电线路工程验收中得以实践应用，也可以作为杆塔本体扭转、横担偏移的测量，值得推广应用。
参考文献
《110kV~750kV架空输电线路施工及验收规范》（GB 50233-2014）
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《110kV~750kV架空输电线路施工质量检验及评定规程》（DL/T 5168-2016）
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论文作者:饶育平
论文发表刊物:《电力设备》2018年第25期
论文发表时间:2019/2/13
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