GPS‐RTK技術在巖土地區超高邊坡施工放樣中的應用研究

吳蘇倫 岳崇倫

（廣州城建職業學院， 廣東 廣州 510925）

1 工程概況

鄧村車輛段選址地塊現狀為林地、山地，地勢起伏較大，東、南、北、三面環山，選址現狀標高為+35.4m～+150m。邊坡工程高程為52～128m，西、南坡面高差80m，邊坡總長約為596m，最高處邊坡共九級，安全等級為1級。從BP1～BP15段坡的錨孔測放頂排水溝及上級坡面先施工、再施工BP16～BP19段。總體的邊坡施工原則采用邊挖邊加固，即開挖一級，防護一級，不得一次開挖到底。支護高度達80m，屬于超高邊坡支護工程，技術難度高，周期長。

2 關鍵技術簡介

高邊坡開挖、刷坡、加固，打錨桿，每道施工工序必須放樣。由于該車輛段面積比較大，高邊坡高度大，所以使用全站儀坐標放樣難度大、效率低、勞動強度大。該車輛段為了提高工作效率，打破常規全站儀坐標放樣方法，高邊坡施工放樣方法主要采用GPS-RTK測量技術。GPS-RTK定位精度:平面:±1cm+ 1ppm;高程:±2cm+1ppm。

3 理論分析

3.1 GPS-RTK技術的工作原理

基準站上安置的接收機，對所有可見GPS衛星進行連續觀測，并將其觀測數據，通過無線電傳輸設備（也稱數據鏈），實時地發送給用戶觀測站（流動站）；在用戶觀測站上，GPS接收機在接收GPS衛星信號的同時，通過無線電接收設備，接收基準站傳輸的觀測數據，然后根據相對定位原理，實時地解算并顯示用戶站的三維坐標及其精度，其定位精度可達1cm~2cm。

圖1 GPS-RTK技術的工作原理圖

3.2 施工測量要求

3.2.1 儀器情況

南方測繪GPS銀河1系統兩套。RTK定位精度: 平面: ± 1cm+ 1ppm; 高程:±2cm+1ppm。

3.2.2 作業流程

GPS-RTK技術測量作業的效率以及效果，在實際運用GPS-RTK技術進行工程測量時，需要遵循一定的作業流程。

圖2 GPS-RTK技術測量作業流程圖

4 施工測量數據比較

4.1 比較實驗的目的

高邊坡工程應用全站儀、GPS定位儀器測設已知10個點比較效率、成本、精度等。

4.2 比較實驗要求：

以廣州地鐵14號線鄧村車輛段巖土高邊坡工程施工測量為例，測區已知十個點的本地坐標，其坐標橢球為“北京-54”橢球，坐標系為廣州坐標系，中央子午線為本測區中央子午線（114：00）。已知本地施工坐標，典型高邊坡刷坡、錨桿和錨索設計坐標見表1和表2。

表1 施工放線測量記錄1

表2 施工放線測量記錄2

4.3 實驗使用設備、人員、時間對比

如表3使用全站儀主要投入測量設備，表4使用GPS投入的主要設備，表5全站儀坐標、GPS-RTK放樣的測量人員比較，表6兩種儀器設備放樣時間對比。

表3 使用全站儀主要投入測量設備

表4 使用GPS投入的主要設備

表5 全站儀坐標、GPS-RTK放樣的測量人員比較

表6 兩種儀器設備放樣時間對比

4.4 兩種儀器放樣精度比較

根據全站儀坐標放樣和GPS-RTK放樣數據與設計數據的對比，得出成果如表7和表8所示:

表7 全站儀坐標放樣數據與設計數據對比表

表8 GPS-RTK放樣數據與設計數據對比表

4.5 比較實驗總結

4.5.1 成本投入總結

根據表3、表4，可以分析出表明GPS-RTK放樣技術投入設備比全站儀坐標放樣投入設備少，節約了43.8%的設備投入費用；根據表5對比，表明GPS-RTK放樣技術比全站儀坐標放樣技術人員投入小，節約75%的人工費；根據表6對比，表明GPS-RTK放樣技術比全站儀坐標放樣技術效率高，提高75.7%的工作效率。所以，GPS-RTK測量技術效率高，成本低。

4.5.2 兩種儀器設備的精度總結

本次高邊坡放樣共10個點，施工合理，檢核條件嚴謹，經過對設計數據與放樣數據的比較，全站儀坐標放樣和GPS-RTK放樣都符合工程測量規范和施工設計要求。最終結果，經過對表7和表8進行對比分析，全站儀坐標放樣數據與設計數據最大誤差為 2.0cm，最小誤差為 0.5cm；GPS-RTK放樣數據與設計數據最大誤差為3.0，最小誤差為1.0cm；總之，雖然GPS-RTK放樣沒有全站儀施工放樣精度高，但是均在設計要求的 5cm以內，完全滿足建筑施工項目的需要。

5 總結

該研究以廣州地鐵 14號線鄧村車輛段巖土高邊坡工程施工測量為例，運用GPS-RTK技術對高邊坡放樣測量工作進行解析，探討GPS-RTK在邊坡支護工程邊坡點放樣測量中的應用優勢。根據統計結果分析，最大平面較差為2cm，因此，認為GPS-RTK測量成果質量可信。

5.1 GPS-RTK測量技術總結

（1）測站間無需通視。

（2）定位精度高，沒有誤差積累。

（3）操作簡便，測量范圍廣。

（4）作業成本低。

5.2 使用中需要注意克服問題

（1）注意克服穩定性問題：由于受軌道誤差、鐘差、電離層折射和對流層折射、衛星和天氣的狀況、數據鏈的鏈接狀況以及人為等因素的影響，應用GPS-RTK測量的穩定性一般不如傳統的測量儀器。因此，在RTK實時定位的時候，要盡量避免人為因素，如:作業半徑不要過大，測量時水準氣泡要嚴密居中、對中桿保持垂直，每次觀測時間不應太短，一般以5s鐘為宜等。除此之外，每次測量或者放樣前，應采用已知點校核，對比實測坐標和理論坐標，復核精度后，再對前一次RTK測量或放樣點復核，確認無誤后方可進行本次作業。

5.3 使用范圍及推廣前景

目前 RTK作業技術在工程施工測量過程中已起到了很大的作用，一般的工程測量，已完全可以取代全站儀而進行構筑物的準確定位。但在高精度的工程施工中，如目前高速鐵路客運專線， RTK技術在墩臺身以及橋梁上部構造的平面定位和高程定位、路基的沉降觀測、無砟軌道板的精調等方面還達不到規范要求的精度。在隧道的洞內控制測量和施工放樣中，還需要運用全站儀跟水準儀。另外，在崇山峻嶺中，特別是植被非常茂盛的地方，RTK由于受到高大山體和樹木的影響，衛星信號和數據鏈的傳輸嚴重減弱，不僅作業半徑變小，測量精度也保證不了，這在工程實踐中已有證明。如在廣從高速公路施工過程中，由于高大山體和樹木的影響，采用南方測繪GPS銀河1系統實時放樣，作業半徑達不到2km，有些地方甚至1km的作業半徑也達不到，而且RTK測量一直都是浮動解，無法得到固定解。這種情況下，采用RTK技術已沒有了它的優越性。因此，在施工過程中，要將 RTK技術、傳統的測量技術綜合應用，保證施工精度。

[1]周建鄭.GPS測量定位技術[M].化學工業出版社，2004.

[2]朱強.GPSRTK在工程施工放樣中的應用研究[J].吉林水利，2009,(11):32-35.

[3]孫學延. GPS RTK 在施工放線中的應用[J].煤礦現代化,2011,(3):46-47.