GPS技術(shù)在大方量土石方填筑施工中的運(yùn)用

趙旭召

【摘 要】京哈高速秦皇島互通北戴河連接線南延工程，起點(diǎn)為現(xiàn)興凱湖路至黃河道互通，終點(diǎn)至西部快速路興凱湖互通，沿線地勢起伏較大，坡度較陡，項(xiàng)目的土石方施工工程量較大。植被和建筑物較高，施工測量不通視，測量工作極為不便及其任務(wù)較為繁重。論文介紹了GPS技術(shù)在大方量土石方填筑施工中發(fā)揮的作用，分析了GPS技術(shù)在大方量土石方填筑施工中發(fā)揮的優(yōu)勢，并以京哈高速秦皇島互通北戴河連接線南延工程土石方工程施工實(shí)例講述GPS技術(shù)在大方量土石方填筑施工中的運(yùn)用。

【Abstract】The south extension project of Qinhuangdao interchange Beidaihe connection line on Beijing-Harbin expressway starts from the interchange of Xingkaihu Road to the Yellow River Road and ends with the interchange of Xingkaihu on the west expressway， along the line， the terrain is undulating and the slope is steep， and the earthwork construction quantity of the project is large. The vegetation and buildings are high， the construction survey is not clear， and the survey is inconspicuous. The work is extremely inconvenient and the task is heavy. This paper introduces the role of GPS technology in the construction of massive earthwork filling， and analyzes the advantages of GPS technology in the construction of massive earthwork filling. The application of GPS technology in the construction of massive earthwork filling is described with an example of earthwork engineering construction in the south extension of Qinhuangdao interchange Beidaihe connection line of Beijing-Harbin expressway.

【關(guān)鍵詞】GPS技術(shù);大方量土石方;填筑;運(yùn)用

【Keywords】 GPS technology; massive earthwork; filling; application

【中圖分類號】U416.04 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2019）11-0164-02

1 引言

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的深入，結(jié)合省市干線公路網(wǎng)的長遠(yuǎn)規(guī)劃和本項(xiàng)目的重要性，高度重視環(huán)境保護(hù)，使線形、地形、地物相協(xié)調(diào);施工中遵循因地制宜，合理選材，方便施工，合理控制工程造價(jià);在本項(xiàng)目路基土石方工程施工中，在大樂安寨、小樂安寨和慕義寨段三段路基需要測算土石方填挖工程量，避免超開挖和二次倒運(yùn)費(fèi)用;土石方的測算，對指導(dǎo)施工和成本控制起著至關(guān)重要的作用。工程測算一般采用水準(zhǔn)儀和全站儀等測量儀器，內(nèi)業(yè)計(jì)算有方格法、積木法等方法。在同樣精度要求下，采用不同的測量方法會有不同的效率，選擇合適的測量方法有利于提高效率，節(jié)省時(shí)間，甚至可以減少糾紛。具體采用什么方法需根據(jù)實(shí)際情況和施工方要求確定。GPS技術(shù)近年來得到了快速發(fā)展，并日趨成熟，已逐步應(yīng)用于工程測量的各個(gè)領(lǐng)域，用于土石方測量更是極大地提高了精度和效率[1]。

2 GPS的定義

GPS（Global Positioning System）全球定位系統(tǒng)是由美國國防部研制建立的一種具有全方位、全天候、全時(shí)段、高精度的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，由空間部分（由24顆衛(wèi)星組成，其中21顆工作衛(wèi)星，3顆備用衛(wèi)星，均勻分布在6個(gè)軌道面上）、地面控制系統(tǒng)（由監(jiān)測站、主控制站、地面天線所組成）、用戶設(shè)備部分（即GPS信號接收機(jī)主要由天線單元和接受單元兩部分組成）組成。

3 GPS的運(yùn)用

在京哈高速秦皇島互通北戴河連接線工程中，應(yīng)用GPS測量技術(shù)進(jìn)行控制點(diǎn)閉合、原地表復(fù)測及施工控制測量和校核，并取得了較好的效果。由于該項(xiàng)目地處平原微丘區(qū)，地勢起伏，坡度陡峻，土石方量較大，且工期緊，任務(wù)重。選擇一個(gè)最佳的測量方案至關(guān)重要，論文對如下方案進(jìn)行了比較[2]。

①應(yīng)用常規(guī)全站儀和水準(zhǔn)儀測量，測量實(shí)地各點(diǎn)平面位置和高程，并采集坐標(biāo)數(shù)據(jù)。這種方法操作簡單，儀器要求不高，但是受通視和距離影響較多。但在此項(xiàng)目中，不太實(shí)用。若采用此法，控制點(diǎn)為了保持通視加密過多不僅影響精度，而且閉合起來費(fèi)時(shí)費(fèi)工[3]。外業(yè)要根據(jù)已知和加密閉合后的控制點(diǎn)測設(shè)原地表數(shù)據(jù)，然后經(jīng)過內(nèi)業(yè)整理計(jì)算，此法工作煩瑣，效率低下，所以暫時(shí)放棄全站儀和水準(zhǔn)儀測量法。

②利用GPS測量技術(shù)，用常規(guī)測設(shè)和放樣模式將各控制點(diǎn)及原地貌變坡點(diǎn)的三維坐標(biāo)采集和路線控制點(diǎn)三維坐標(biāo)放樣到實(shí)地[4]。這種方法不受距離和通視限制，且測量速度和精度較全站儀測量有所提高，全天候不受時(shí)間限制，既省去了內(nèi)業(yè)整理工作，外業(yè)也不必逐點(diǎn)放樣，大大提高了效率。在路基土石方全面開展施工階段，通過采取增加一臺移動站同時(shí)工作，大大提高了工作效率[5]。

4 實(shí)施過程

在本項(xiàng)目中采用1臺南方測繪基準(zhǔn)站和2臺南方測繪移動站。2臺移動站利用藍(lán)牙技術(shù)在接受機(jī)主機(jī)和手簿之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，是完全無線，一體化GPS接收機(jī)，給外業(yè)測量帶來極大的便利。1臺基準(zhǔn)站和2臺移動站測量精度完全滿足土石方填筑測量的要求。

現(xiàn)場測量：配備3臺GPS接收機(jī)到現(xiàn)場，其中1臺作為基準(zhǔn)站，其余2臺為移動站，分兩組同時(shí)作業(yè)。控制網(wǎng)事先已經(jīng)閉合，在地勢較高、通視較好、輻射范圍最廣的地方架設(shè)基準(zhǔn)站，設(shè)置好各項(xiàng)參數(shù)，校正好點(diǎn)，測量即可開始。對于移動站，啟動后，我們延著設(shè)計(jì)路線整樁號斷面測量，根據(jù)測線圖每走10～20m放樣一個(gè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，直至一個(gè)斷面上需要測量的點(diǎn)測完再進(jìn)行下一個(gè)斷面上點(diǎn)的測量。

外業(yè)完成后，將數(shù)據(jù)從手薄中導(dǎo)出，做必要的整理，利用軟件計(jì)算土方量，這樣既方便快速又直觀[6]。

5 對工程建設(shè)產(chǎn)生的影響

GPS具有全天候、全球覆蓋、三維定速定時(shí)高精度、快速省時(shí)高效率的特點(diǎn)，這樣就能更好地、實(shí)時(shí)地對工程質(zhì)量和工程成本進(jìn)行監(jiān)控，對工程量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。如對同一個(gè)點(diǎn)開挖或填筑前后的高程觀測，來監(jiān)控層厚或開挖深度進(jìn)行質(zhì)量控制;對挖填方進(jìn)行統(tǒng)計(jì)得出外借土方量，及時(shí)解決土源問題來進(jìn)行成本控制;實(shí)時(shí)對已完工程量和尚剩工程量統(tǒng)計(jì)來進(jìn)行進(jìn)度控制等。GPS的高效性使工程狀況更加清晰明了地呈現(xiàn)在我們面前，這樣工程的質(zhì)量、成本、進(jìn)度都有了較好控制工程，就能更好地向著預(yù)期目標(biāo)發(fā)展。

6 注意的問題

在此土石方測量項(xiàng)目中，需要注意以下幾點(diǎn)：

①X坐標(biāo)存在負(fù)值，在校點(diǎn)時(shí)一定要注意正負(fù)號;

②各控制點(diǎn)坐標(biāo)系統(tǒng)要與架設(shè)基準(zhǔn)站的控制點(diǎn)坐標(biāo)系統(tǒng)一致;

③移動站的參數(shù)設(shè)置一定要與基準(zhǔn)站的參數(shù)設(shè)置一致，要用同一通道，否則無法接受信息，同時(shí)也要注意不要連接到其他設(shè)備上去;

④由于基準(zhǔn)站和移動站為無線一體機(jī)，主機(jī)與手簿之間的信息交換通過藍(lán)牙來實(shí)現(xiàn)，每次手簿設(shè)置參數(shù)或與原來的連接斷開時(shí)，都要重新尋找藍(lán)牙設(shè)備，與之建立連接并重新進(jìn)行校核，每個(gè)手簿一定要選擇和自己相應(yīng)的接受機(jī)，否則可能產(chǎn)生很多麻煩;

⑤如果某些地區(qū)因建筑物或樹木遮擋而無信號，可在附近不遠(yuǎn)處采集與之等高的點(diǎn)，內(nèi)業(yè)時(shí)稍作處理一下，也可以沿同一方向測量一點(diǎn)，用內(nèi)插的方法確定方格點(diǎn)高程，這樣做對土方的測量精度的影響不是太大。

7 結(jié)語

通過整個(gè)測量過程可以看出，使用GPS進(jìn)行土石方工程測量，效率很高，并且降低了勞動強(qiáng)度，縮短了工期。在質(zhì)量、成本和進(jìn)度控制方面也更快速有效。對土石方工程是否能高效率、高質(zhì)量地完成有著深遠(yuǎn)的意義。當(dāng)然，如果在遮擋物較多或結(jié)構(gòu)物下部，衛(wèi)星信號不佳的地方，GPS還是有所局限，此時(shí)可以和全站儀結(jié)合使用，取長補(bǔ)短，達(dá)到最好的功效。

【參考文獻(xiàn)】

【1】馬玉林，苗小芒.試析工程測量中GPS測量技術(shù)的應(yīng)用[J].山西建筑，2018，44（22）：200-201.

【2】公延榮.提高項(xiàng)目技術(shù)管理水平有效控制路面工程施工成本[J].甘肅科技，2009，25（12）：102-104.

【3】周安軍，占新志.工程施工項(xiàng)目技術(shù)管理[J].江西建材，2009（04）：108-109.

【4】謝山海，林創(chuàng)建，陳統(tǒng)一.公路路基填方量檢測的物探方法[J].廣東公路交通，1998（03）：42-43.

【5】盧英.議公路工程路基填方施工[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（17）：217.

【6】耿光偉.路基填方施工技術(shù)與對策探討[J].科技信息，2009（19）：269.