GPS在高邊坡開挖測量中的應用

工程概況

該工程位于環莞快速與常虎高速立交處的收費站位置（A0+400～A0+500），山體邊坡上部為含砂粘性坡積土，邊坡中下部均為中、微風化花崗混合巖。山頂高程為76.8m，A匝道設計路面高程42.5m。邊坡最大高度為34.3m，分4級放坡，（第一級72.5 m～76.8 m，坡比1:1），（第二級62.5 m～72.5m，坡比1:0.75），（第三級 52.5 m～62.5 m，坡比 1:0.5），（第四級42.5 m～52.5m，坡比1:0.3）。每級邊坡高10m，每級邊坡之間設一個2m寬的平臺。（如圖1所示）

高邊坡測量放樣

準備工作：（1）儀器設備：拓普康Hiper Ⅱ GPS儀一套（一基準站，一流動站，一個電子手簿），CASIO fx5800編程計算器一臺，7.5m鋼卷尺一把。（2）1米長竹竿及彩旗若干，白灰粉一袋。（3）準備好相應的圖紙資料（道路平面圖，平曲線線位圖，高邊坡平面圖及立面圖）。

放樣實施。在山腳開闊地帶設置好GPS基準站，（注意，基準站的架設位置很有講究，一是要設置在地形開闊且比較高的地方，第二，天線上方不能有東西遮擋，短距離范圍最好不要有高大建筑物或高大的鐵塔等。），打開電子手簿，分別用藍牙連接基準站、流動站，并設置好電臺，待流動站上的藍牙、電臺等的信號燈全部為閃爍的藍燈，手簿上顯示有固定求解值（fixed）時，GPS-RTK便可正式工作了。分別用流動站在已知控制點F1、F2上測量并轉換好坐標和高程后，用另一已知點F3作校核，確認無誤后開始上山放樣。

打開fx-5800p計算器，運行道路程序QH2-8，按道路平曲線線位圖將所有計算參數輸進去，便可計算該道路任意中邊樁的坐標了。

高邊坡必須自上至下開挖，因此我們要先放第一級坡。要精準地定好第一級坡的開挖坡口線，必須以第一級的坡腳線（第一級平臺的里邊線）為基準線，設該基準線上每隔10m有點A、B、C……，則先用計算器算出A點坐標，并用GPS放出該坐標，插上竹竿做個臨時標記。用同樣方法放出B點并做標記。放這兩點的目的是作為下一步放坡口點的基準線。

用漸近法放樣坡口點 根據第一級平臺的設計高程（72.5m），用GPS測出的A點地面高程，算出它們的高差，然后按第一級坡的坡比（1∶1），算出A點開挖的坡口樁的理論水平距離a，用鋼卷尺沿著BA的垂線（可將BA拉條繩子，把一塊大的垂直三角板一條垂邊貼住繩子，另一垂邊朝向坡口方向），量取a，放出點A1。但A1并不一定是我們最終的坡口樁，因為a是計算出的水平距離，而山體是斜的，放出的A1的高程已不是A點的高程，而是可能高于A點，因此還得再測出A1點的地面高程，看它與第一級平臺的設計高程差值是多少，根據坡比，重新算出自A點至坡口樁的理論值a1，自A點沿垂線方向量取a1，放出A2點。如此反復，直至用坡比和高差算出的水平距離來量取的點的地面高程與理論值相吻合，則說明該點就是A點的最終坡口樁。

按此方法，依次可放出其它任意里程的第一級坡口樁。特別要注意，若兩坡口樁之間有明顯的凹凸、深溝路塹、坑洞、臺階等地形變化特征點處，應加測坡口樁。

坡口樁放完后，就將相鄰兩樁之間拉線撒白灰連起來。坡口開挖線到每一層平臺形成一個完整的坡度切面。

圖1 設計的四級高邊坡

圖2 即將完工的四級高邊坡

精度與效率

（1）放樣精度。GPS儀（拓普康 HiperⅡ G）的精度指標是：靜態 快速靜態（平面：3mm+0.5ppm，高程：5mm+0.5ppm），RTK（平面：10mm+1ppm，高程：15mm+1ppm）。當采用GPS內置電臺時，基準站覆蓋的有效范圍是5km左右。當采用外置電臺時，RTK可在12-15km范圍靈活測點放樣。經過實地檢驗測量，點位定位的平面坐標誤差小于5cm，高程誤差小于3cm。完全可滿足高邊坡放樣的精度要求。并且每個點的放樣精度是一致的，這是由于GPS采用一站式測量，各個點位都是獨立定位，不會產生誤差傳導和累積，所有的測量點位精度均勻。

（2）作業效率。在沒有使用GPS儀之前，我們做過的工程都是用全站儀，或經緯儀配合鋼尺等方法來放樣高邊坡的。其作業效率相比較顯而易見：當采用全站儀或其它儀器放樣時，要放完一級完整的坡面樁，往往需要大半天甚至一整天的時間，并且浪費很多人力，放樣精度難以把握。而采用GPSRTK放樣，做完同樣的事情只需要一個小時左右，大大減少了作業的勞動強度，且放樣質量有了保障。

高邊坡開挖后的質量與評價

開挖差不多完成時，我們經過測算，各級坡的坡比，平臺位置及坡腳標高，完全符合設計要求，唯一美中不足的是，第三級坡的坡面有部分超挖，（如文中圖2所示），但經檢測，并沒有影響邊坡穩定，只需采用適當的混凝土加固便可。經分析，造成該部位超挖的原因是：①爆破人員采用的炸藥量偏大，②此處巖石有片理和裂隙，造成同一裂隙范圍內的石塊整體松動。由于我們發現及采取措施及時，在其它部位再沒出現類似情況。

結束語

熟練使用GPS－RTK技術，對高邊坡放樣顯得尤為輕松，不但速度快，而且很精準。特別是對于這些山高陡峭，地形復雜，實施常規測量很困難的情況，采用GPS-RTK技術進行測量，會起到事半功倍的效果。如果挖坡山體為土質時，便容易挖出漂亮的坡來。但若是石質的山體，一定要與爆破組取得密切溝通與配合，探討出最理想的爆破措施，才能保證坡的形狀與設計相符，不然很容易造成超挖和欠挖，達不到設計要求。