GPS-RTK在水泥廠場平邊坡工程中的應用

田書軍，童錦翔

1 概述

邊坡工程施工一般是利用全站儀進行放樣，在放樣過程中經常會遇到不能通視的情況，需進行數次倒站才能確定邊坡底口線，再由底口線標高計算上口線的大概位置。該計算過程繁瑣且容易出錯，再加上工地地形復雜，邊坡上口線定位往往不夠精確。對于剛從事此項工作的人員，若要熟練掌握操作全站儀的技能，往往需要花費較長時間和精力進行練習。對于需要進行多臺段處理的高邊坡工程而言，如果利用全站儀輔助放樣，測量工作將更加繁瑣，施工精度也更難以保證，邊坡工程量、施工質量、工期、施工成本等也難以控制。

以某水泥廠場平項目為例，該項目挖方量＞100×104m3，施工區域占地約78×104m2，地形復雜，設計臺段較多且不同臺段高差較大，邊坡工程量大。邊坡臺段設計要求：土方邊坡臺階高度8m，安全平臺寬3m，坡度1：1；石方邊坡臺階高度12m，安全平臺寬度3m，根據各區域設計要求，坡度有65°（1：0.466）、45°（1：1）等幾種。邊坡施工圖見圖1。

綜合考慮各種因素，項目施工放樣選用了上海華測I70-Ⅱ慣導版GPS-RTK測量設備，極大地提高了場平施工放樣工作效率及施工精準度，同時大大減少了輔助用工，尤其是在邊坡工程施工階段，用工優勢明顯。

2 GPS-RTK測量設備功能和操作流程

上海華測I70-Ⅱ慣導版GPS-RTK測量設備的電臺輻射范圍廣，定位精度高，接收衛星信號強，具備點測量、點放樣、線放樣、面放樣、CAD圖放樣等功能，儀器架設、設置簡單，手簿操作簡便，即便是剛從事此項工作的人員也能熟練操作。本項目在邊坡工程施工過程中，主要使用了該設備的線放樣功能。

項目放樣前，首先進行GPS-RTK設備的架設、點校正或基站平移等準備工作；再在手簿上打開線放樣功能，創建某段邊坡的設計底口線，對這段底口線進行放樣；最后通過觀察手簿上顯示的數據（手簿線放樣功能界面會顯示該點距底口線距離及該點填挖情況）確定上口點。比如設計1：1的邊坡，只需找到開挖深度等于移動站到底口線距離的點即可（例如某點開挖深度為10m，距底口線也為10m，此點就是1：1邊坡的上口點），這個點就是底口線對應的某個上口點，用同樣的辦法可以確定其他上口點。在選點時，地形突變的地方選點密一些，地形平坦的地方選點疏一些，最后用線將點連起來，撒上白灰作標記，然后施工人員進行技術交底，安排機械施工。

3 土方邊坡的處理

3.1 土方低邊坡的處理

利用GPS-RTK設備的線放樣功能，按上述方法確定出擬開挖邊坡的上口線。施工時派一名工人到邊坡上方指揮挖掘機司機沿著上口線開挖。由于開挖處臺段較低，挖掘機站位在底口位置附近，挖掘機臂長足以開挖修整全段邊坡。

土方低邊坡施工時，前期用GPS-RTK設備實時跟蹤測量邊坡是否超挖或欠挖，待形成符合設計要求的標準坡面后，再要求施工人員按此標準修整邊坡，每間隔一段時間檢驗一次施工質量，發現問題及時糾正。土方低邊坡施工示意圖見圖2。

3.2 土方高邊坡的處理

圖1 邊坡施工圖

圖2 土方低邊坡施工示意圖（挖掘機一次開挖成形）

土方高邊坡按設計要求需留設數個安全平臺，本項目土方邊坡挖方區設計邊坡坡度均是1：1，安全平臺寬3m。

對于需要留設安全平臺的高邊坡施工，應自上而下逐層施工。先根據圖紙資料計算出最上層安全平臺的底口線及設計標高，在此基礎上，利用GPS-RTK設備，再參考最上層安全平臺的底口線位置，確定最上層邊坡的上口線，現場撒白灰作標記后安排施工。

最上層邊坡施工完成后，由圖紙計算出第二層安全平臺的底口線及設計標高，在此基礎上，利用GPS-RTK設備，再參考第二層安全平臺的底口線位置，確定第二層邊坡的上口線，現場撒白灰作標記后安排施工。

最后一層邊坡施工時，根據圖紙上底口線坐標數據及設計標高，利用GPS-RTK設備確定最后一層邊坡的上口線，現場撒白灰作標記后安排施工。

施工時，挖掘機自上而下分層開挖并處理邊坡，每開挖一層，即完成一層的邊坡處理，避免遺留問題。如果地形條件允許，可以修便道用汽車外運所挖土方，以提高施工速度，降低挖掘機反復倒運的成本。如果地形條件不允許，就自上而下逐層倒運。邊坡開挖時應注意開挖深度和開挖寬度，既不破壞邊坡，又能為挖掘機修整邊坡創造良好條件，此時應用GPS-RTK設備實時跟蹤測量，控制開挖寬度。

每一分層開挖完成，挖掘機工作平臺形成，緊接著進行邊坡修整工作，一邊修整邊坡，一邊用GPS-RTK設備跟蹤測量，確保修整好的邊坡坡度達到設計要求，然后再進行下一臺段的開挖及邊坡修整。

按上述方法依次逐層施工，即可高質量完成高邊坡的施工。土方高邊坡施工示意圖見圖3。

圖3 土方高邊坡施工示意圖（挖掘機分層開挖成形）

4 石方邊坡的處理

4.1 陡邊坡的削坡

項目現有場平區域的某處巖石邊坡，原邊坡角為80°（1：0.176），存在坍塌風險，計劃爆破削坡至65°（1：0.466），采用目前穿孔爆破施工工藝，可直接用潛孔鉆機穿鑿65°傾斜孔，然后實施爆破作業。

首先實測施工區域地形，利用CAD軟件及南方CASS軟件制作地形圖，對擬需處理區域進行系統設計，確定底口線坐標數據；再按坡度要求用GPS-RTK設備實地確定上口線；根據設計好的光面爆破參數沿上口線布孔，如有需要可布設多排孔，最后一排孔實行光面爆破。

石方邊坡爆破削坡施工示意圖見圖4。

4.2 陡邊坡削至緩邊坡

臨近廠前區另有一塊巖體區域，原坡度角為80°（1：0.176）左右，現考慮后期綠化的需要，擬將陡坡削為45°（1：1）緩坡。利用現有穿孔爆破潛孔鉆機，無法直接完成45°傾斜孔施工，考慮使用穿鑿多排不等深垂直孔的方式爆破清渣，形成邊坡。

圖4 石方邊坡爆破削坡施工示意圖

首先對施工區域進行地形測量，利用CAD軟件及南方CASS等軟件制作地形圖，對需要處理的區域進行設計，確定底口線坐標數據，利用GPSRTK設備確定施工區域上口線的位置；再根據底口線和上口線的相對位置，利用GPS-RTK設備布設多排不等深垂直孔，孔底設計在一個坡面上，潛孔鉆機按設計深度穿孔；最后爆破清渣形成邊坡。

石方陡邊坡爆破降坡施工示意圖見圖5。

圖5 石方陡邊坡爆破降坡施工示意圖

5 路塹邊坡的處理

本項目廠區道路長＞20km，工程量較大，存在不少土石方路塹，此處僅介紹石方路塹邊坡施工。石方道路的設計要求是1：1邊坡，道路寬9m，兩側水溝各寬1m，人行道寬1m，路槽寬共12m。

按照圖紙設計，路槽兩側邊線即為邊坡施工底口線，先利用GPS-RTK設備確定兩側道路邊坡上口線；然后根據路槽設計標高及邊坡設計坡度，利用GPS-RTK設備布孔，每個孔上標明設計孔深，嚴格按要求進行穿孔作業；穿孔完成后，實施爆破作業，由挖掘機清渣形成路槽及邊坡。

石方路塹邊坡施工示意圖見圖6。

圖6 石方路塹邊坡施工示意圖

6 結語

本項目將GPS-RTK測量設備應用到水泥廠場平工程的邊坡施工實踐中，操作方法簡單實用，大幅提高了工作效率，提升了施工質量。另外，此設備在地質災害、綠色礦山建設、礦山生態恢復各項工作中的邊坡治理方面也有廣闊的應用空間。