本发明涉及高铁施工，具体地说，涉及一种高铁超长管棚角度自动测量装置及其使用方法。
背景技术：
1、随着现代交通建设的飞速发展，高速铁路以其快速、安全、舒适的特点成为人们出行的首选。为了满足这一需求，高速铁路建设在全球范围内如火如荼地展开，而与之相伴随的，是各种复杂地质条件下隧道的建设。在这些隧道中，浅埋高铁隧道因其特殊的施工环境和地质条件，对支护技术提出了更高的要求。
2、管棚支护，作为浅埋隧道中常用的一种超前支护手段，其在保障隧道开挖稳定性和安全性方面发挥了重要作用。管棚支护通过在隧道开挖前预先设置钢管或钢筋混凝土管等支护结构，有效地控制了围岩的变形，为隧道的顺利开挖提供了有力保障。
3、然而，在管棚支护的实际应用中，管棚的外插角度控制是一个关键问题，外插角，即管棚与隧道轴线之间的夹角，对于管棚支护的效果和安全性具有重要影响，当外插角控制不当时，可能会带来一系列问题，一方面，如果外插角过小，即管棚过于贴近隧道轴线，那么在隧道开挖过程中，管棚可能会侵入隧道开挖轮廓线内，造成管棚侵限的问题，这不仅会影响隧道的正常使用，还可能对隧道结构的安全性造成威胁；另一方面，如果外插角过大，即管棚预留上抬量偏大，那么管棚至开挖轮廓线之间的围岩就会过厚，这虽然可以避免管棚侵限的问题，但过厚的围岩会增加隧道开挖的难度和风险，同时也可能导致支护结构承受过大的压力，影响其稳定性和安全性。
4、鉴于此，我们提出一种高铁超长管棚角度自动测量装置及其使用方法。
技术实现思路
1、本发明之目的在于提供一种高铁超长管棚角度自动测量装置及其使用方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
3、一种高铁浅埋隧道超长管棚角度自动测量装置，包括有管棚钢管和pvc水管，所述pvc水管为多端头连通管，其中pvc水管的一个端头固定于管棚钢管内，固定于管棚钢管内的pvc水管端头与管棚钢管内腔底部之间设有防堵接头，所述pvc水管不固定于管棚钢管内的两个端头分别连接有供水装置和水头监测装置。
4、作为本发明进一步的方案：所述防堵接头一侧连接有排水管，所述管棚钢管内设有若干环箍装置，位于管棚钢管内的排水管与部分pvc水管分别被环箍装置固定于管棚钢管内。
5、作为本发明进一步的方案：所述供水装置与pvc水管的端头之间设有阀门，所述阀门用于控制供水装置的排水量。
6、作为本发明进一步的方案：所述pvc水管的端头与水头监测装置的连接处设有密封件，所述水头监测装置固定于密封件靠近pvc水管通路的一侧。
7、作为本发明进一步的方案：所述水头监测装置一侧穿过密封件连接有数据处理显示系统，所述数据处理显示系统用于计算管棚钢管的外插角度。
8、一种高铁浅埋隧道超长管棚角度自动测量装置的使用方法，其使用方法适用于权利要求1-5任一项所述的高铁浅埋隧道超长管棚角度自动测量装置，包括有以下步骤：
9、s1、将管棚钢管向上斜插固定在隧道两侧，其中在管棚钢管固定时，管棚钢管固定pvc水管的一侧在上；
10、s2、开启阀门和供水装置，并同步将固定水头监测装置的pvc水管端头放在低于管棚钢管的管口处，观察排水管流出情况，有水流出即视为pvc水管内充盈，关闭阀门和供水装置；
11、s3、向上竖直移动固定水头监测装置的pvc水管端头，同步观察pvc水管固定水头监测装置端头的水位高度以及水头监测装置显示水压数据p；
12、s4、根据水头监测装置显示水压数据、水位与水头监测装置的位置关系以及固定水头监测装置的pvc水管端头至管棚钢管管口处pvc水管最低点的竖直距离h1计算出管棚钢管内固定的pvc水管端头水位至管棚钢管管口处pvc水管最低点的竖直距离h，h的计算式为h＝p÷(l水×g)+h1，其中l水为水的密度，数值取1，g为重力加速度，数值取9.8，将管棚钢管内固定的pvc水管长度记为l，外插角度定为α，将数据输入数据处理显示系统内，根据外插角度α＝arcsin(h÷l)计算得出α。
13、作为本发明进一步的方案：所述步骤s4中，pvc水管的水位位置贴合水头监测装置的底部，水头监测装置显示水压数据为零，停止移动水头监测装置。
14、与现有技术相比，本发明的有益效果：
15、1、该高铁浅埋隧道超长管棚角度自动测量装置中，通过在管棚钢管内设置pvc水管，并记录设置在管棚钢管内的pvc水管长度，在pvc水管不固定于管棚钢管内的两个端头分别连接有供水装置和水头监测装置，供水装置进行供水时，通过连通器原理、水头监测装置中的水压数据显示以及固定水头监测装置的端头水位观察，从而确定固定水头监测装置的pvc水管端头至管棚钢管管口处pvc水管最低点的竖直距离，进而根据三角函数计算出外插角度，方法简单、计算量少。
16、2、该高铁浅埋隧道超长管棚角度自动测量装置，在长距离管棚施工中，可以随时进行角度测量，实时反映出管棚的外插角度，以便及时调整管棚施工过程。
17、3、该高铁浅埋隧道超长管棚角度自动测量装置，设计简单，易于操作，造价低，能够重复利用。
1.一种高铁浅埋隧道超长管棚角度自动测量装置，包括有管棚钢管(1)和pvc水管(3)，其特征在于：所述pvc水管(3)为多端头连通管，其中pvc水管(3)的一个端头固定于管棚钢管(1)内，固定于管棚钢管(1)内的pvc水管(3)端头与管棚钢管(1)内腔底部之间设有防堵接头(2)，所述pvc水管(3)不固定于管棚钢管(1)内的两个端头分别连接有供水装置(8)和水头监测装置(7)。
2.根据权利要求1所述的高铁浅埋隧道超长管棚角度自动测量装置，其特征在于：所述防堵接头(2)一侧连接有排水管，所述管棚钢管(1)内设有若干环箍装置(9)，位于管棚钢管(1)内的排水管与部分pvc水管(3)分别被环箍装置(9)固定于管棚钢管(1)内。
3.根据权利要求1所述的高铁浅埋隧道超长管棚角度自动测量装置，其特征在于：所述供水装置(8)与pvc水管(3)的端头之间设有阀门(5)，所述阀门(5)用于控制供水装置(8)的排水量。
4.根据权利要求1所述的高铁浅埋隧道超长管棚角度自动测量装置，其特征在于：所述pvc水管(3)的端头与水头监测装置(7)的连接处设有密封件(4)，所述水头监测装置(7)固定于密封件(4)靠近pvc水管(3)通路的一侧。
5.根据权利要求1所述的高铁浅埋隧道超长管棚角度自动测量装置，其特征在于：所述水头监测装置(7)一侧穿过密封件(4)连接有数据处理显示系统(6)，所述数据处理显示系统(6)用于计算管棚钢管(1)的外插角度。
6.一种高铁浅埋隧道超长管棚角度自动测量装置的使用方法，其使用方法适用于权利要求1-5任一项所述的高铁浅埋隧道超长管棚角度自动测量装置，其特征在于：包括有以下步骤：
7.根据权利要求6所述的高铁浅埋隧道超长管棚角度自动测量装置的使用方法，其特征在于：所述步骤s4中，pvc水管(3)的水位位置贴合水头监测装置(7)的底部，水头监测装置(7)显示水压数据为零，停止移动水头监测装置(7)。
