GPS-RTK在水泥廠場(chǎng)平邊坡工程中的應(yīng)用

田書(shū)軍，童錦翔

1 概述

邊坡工程施工一般是利用全站儀進(jìn)行放樣，在放樣過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到不能通視的情況，需進(jìn)行數(shù)次倒站才能確定邊坡底口線，再由底口線標(biāo)高計(jì)算上口線的大概位置。該計(jì)算過(guò)程繁瑣且容易出錯(cuò)，再加上工地地形復(fù)雜，邊坡上口線定位往往不夠精確。對(duì)于剛從事此項(xiàng)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(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間和精力進(jìn)行練習(xí)。對(duì)于需要進(jìn)行多臺(tái)段處理的高邊坡工程而言，如果利用全站儀輔助放樣，測(cè)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(zhì)量、工期、施工成本等也難以控制。

以某水泥廠場(chǎng)平項(xiàng)目為例，該項(xiàng)目挖方量＞100×104m3，施工區(qū)域占地約78×104m2，地形復(fù)雜，設(shè)計(jì)臺(tái)段較多且不同臺(tái)段高差較大，邊坡工程量大。邊坡臺(tái)段設(shè)計(jì)要求：土方邊坡臺(tái)階高度8m，安全平臺(tái)寬3m，坡度1：1；石方邊坡臺(tái)階高度12m，安全平臺(tái)寬度3m，根據(jù)各區(qū)域設(shè)計(jì)要求，坡度有65°（1：0.466）、45°（1：1）等幾種。邊坡施工圖見(jiàn)圖1。

綜合考慮各種因素，項(xiàng)目施工放樣選用了上海華測(cè)I70-Ⅱ慣導(dǎo)版GPS-RTK測(cè)量設(shè)備，極大地提高了場(chǎng)平施工放樣工作效率及施工精準(zhǔn)度，同時(shí)大大減少了輔助用工，尤其是在邊坡工程施工階段，用工優(yōu)勢(shì)明顯。

2 GPS-RTK測(cè)量設(shè)備功能和操作流程

上海華測(cè)I70-Ⅱ慣導(dǎo)版GPS-RTK測(cè)量設(shè)備的電臺(tái)輻射范圍廣，定位精度高，接收衛(wèi)星信號(hào)強(qiáng)，具備點(diǎn)測(cè)量、點(diǎn)放樣、線放樣、面放樣、CAD圖放樣等功能，儀器架設(shè)、設(shè)置簡(jiǎn)單，手簿操作簡(jiǎn)便，即便是剛從事此項(xiàng)工作的人員也能熟練操作。本項(xiàng)目在邊坡工程施工過(guò)程中，主要使用了該設(shè)備的線放樣功能。

項(xiàng)目放樣前，首先進(jìn)行GPS-RTK設(shè)備的架設(shè)、點(diǎn)校正或基站平移等準(zhǔn)備工作；再在手簿上打開(kāi)線放樣功能，創(chuàng)建某段邊坡的設(shè)計(jì)底口線，對(duì)這段底口線進(jìn)行放樣；最后通過(guò)觀察手簿上顯示的數(shù)據(jù)（手簿線放樣功能界面會(huì)顯示該點(diǎn)距底口線距離及該點(diǎn)填挖情況）確定上口點(diǎn)。比如設(shè)計(jì)1：1的邊坡，只需找到開(kāi)挖深度等于移動(dòng)站到底口線距離的點(diǎn)即可（例如某點(diǎn)開(kāi)挖深度為10m，距底口線也為10m，此點(diǎn)就是1：1邊坡的上口點(diǎn)），這個(gè)點(diǎn)就是底口線對(duì)應(yīng)的某個(gè)上口點(diǎn)，用同樣的辦法可以確定其他上口點(diǎn)。在選點(diǎn)時(shí)，地形突變的地方選點(diǎn)密一些，地形平坦的地方選點(diǎn)疏一些，最后用線將點(diǎn)連起來(lái)，撒上白灰作標(biāo)記，然后施工人員進(jìn)行技術(shù)交底，安排機(jī)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(shè)備的線放樣功能，按上述方法確定出擬開(kāi)挖邊坡的上口線。施工時(shí)派一名工人到邊坡上方指揮挖掘機(jī)司機(jī)沿著上口線開(kāi)挖。由于開(kāi)挖處臺(tái)段較低，挖掘機(jī)站位在底口位置附近，挖掘機(jī)臂長(zhǎng)足以開(kāi)挖修整全段邊坡。

土方低邊坡施工時(shí)，前期用GPS-RTK設(shè)備實(shí)時(shí)跟蹤測(cè)量邊坡是否超挖或欠挖，待形成符合設(shè)計(jì)要求的標(biāo)準(zhǔn)坡面后，再要求施工人員按此標(biāo)準(zhǔn)修整邊坡，每間隔一段時(shí)間檢驗(yàn)一次施工質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)糾正。土方低邊坡施工示意圖見(jiàn)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(jī)一次開(kāi)挖成形）

土方高邊坡按設(shè)計(jì)要求需留設(shè)數(shù)個(gè)安全平臺(tái)，本項(xiàng)目土方邊坡挖方區(qū)設(shè)計(jì)邊坡坡度均是1：1，安全平臺(tái)寬3m。

對(duì)于需要留設(shè)安全平臺(tái)的高邊坡施工，應(yīng)自上而下逐層施工。先根據(jù)圖紙資料計(jì)算出最上層安全平臺(tái)的底口線及設(shè)計(jì)標(biāo)高，在此基礎(chǔ)上，利用GPS-RTK設(shè)備，再參考最上層安全平臺(tái)的底口線位置，確定最上層邊坡的上口線，現(xiàn)場(chǎng)撒白灰作標(biāo)記后安排施工。

最上層邊坡施工完成后，由圖紙計(jì)算出第二層安全平臺(tái)的底口線及設(shè)計(jì)標(biāo)高，在此基礎(chǔ)上，利用GPS-RTK設(shè)備，再參考第二層安全平臺(tái)的底口線位置，確定第二層邊坡的上口線，現(xiàn)場(chǎng)撒白灰作標(biāo)記后安排施工。

最后一層邊坡施工時(shí)，根據(jù)圖紙上底口線坐標(biāo)數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)標(biāo)高，利用GPS-RTK設(shè)備確定最后一層邊坡的上口線，現(xiàn)場(chǎng)撒白灰作標(biāo)記后安排施工。

施工時(shí)，挖掘機(jī)自上而下分層開(kāi)挖并處理邊坡，每開(kāi)挖一層，即完成一層的邊坡處理，避免遺留問(wèn)題。如果地形條件允許，可以修便道用汽車(chē)外運(yùn)所挖土方，以提高施工速度，降低挖掘機(jī)反復(fù)倒運(yùn)的成本。如果地形條件不允許，就自上而下逐層倒運(yùn)。邊坡開(kāi)挖時(shí)應(yīng)注意開(kāi)挖深度和開(kāi)挖寬度，既不破壞邊坡，又能為挖掘機(jī)修整邊坡創(chuàng)造良好條件，此時(shí)應(yīng)用GPS-RTK設(shè)備實(shí)時(shí)跟蹤測(cè)量，控制開(kāi)挖寬度。

每一分層開(kāi)挖完成，挖掘機(jī)工作平臺(tái)形成，緊接著進(jìn)行邊坡修整工作，一邊修整邊坡，一邊用GPS-RTK設(shè)備跟蹤測(cè)量，確保修整好的邊坡坡度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，然后再進(jìn)行下一臺(tái)段的開(kāi)挖及邊坡修整。

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

圖3 土方高邊坡施工示意圖（挖掘機(jī)分層開(kāi)挖成形）

4 石方邊坡的處理

4.1 陡邊坡的削坡

項(xiàng)目現(xiàn)有場(chǎng)平區(qū)域的某處巖石邊坡，原邊坡角為80°（1：0.176），存在坍塌風(fēng)險(xiǎn)，計(jì)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(jī)穿鑿65°傾斜孔，然后實(shí)施爆破作業(yè)。

首先實(shí)測(cè)施工區(qū)域地形，利用CAD軟件及南方CASS軟件制作地形圖，對(duì)擬需處理區(qū)域進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，確定底口線坐標(biāo)數(shù)據(jù)；再按坡度要求用GPS-RTK設(shè)備實(shí)地確定上口線；根據(jù)設(shè)計(jì)好的光面爆破參數(shù)沿上口線布孔，如有需要可布設(shè)多排孔，最后一排孔實(shí)行光面爆破。

石方邊坡爆破削坡施工示意圖見(jiàn)圖4。

4.2 陡邊坡削至緩邊坡

臨近廠前區(qū)另有一塊巖體區(qū)域，原坡度角為80°（1：0.176）左右，現(xiàn)考慮后期綠化的需要，擬將陡坡削為45°（1：1）緩坡。利用現(xiàn)有穿孔爆破潛孔鉆機(jī)，無(wú)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(duì)施工區(qū)域進(jìn)行地形測(cè)量，利用CAD軟件及南方CASS等軟件制作地形圖，對(duì)需要處理的區(qū)域進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定底口線坐標(biāo)數(shù)據(jù)，利用GPSRTK設(shè)備確定施工區(qū)域上口線的位置；再根據(jù)底口線和上口線的相對(duì)位置，利用GPS-RTK設(shè)備布設(shè)多排不等深垂直孔，孔底設(shè)計(jì)在一個(gè)坡面上，潛孔鉆機(jī)按設(shè)計(jì)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(jiàn)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(xiàng)目廠區(qū)道路長(zhǎng)＞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(shè)計(jì)要求是1：1邊坡，道路寬9m，兩側(cè)水溝各寬1m，人行道寬1m，路槽寬共12m。

按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)，路槽兩側(cè)邊線即為邊坡施工底口線，先利用GPS-RTK設(shè)備確定兩側(cè)道路邊坡上口線；然后根據(jù)路槽設(shè)計(jì)標(biāo)高及邊坡設(shè)計(jì)坡度，利用GPS-RTK設(shè)備布孔，每個(gè)孔上標(biāo)明設(shè)計(jì)孔深，嚴(yán)格按要求進(jìn)行穿孔作業(yè)；穿孔完成后，實(shí)施爆破作業(yè)，由挖掘機(jī)清渣形成路槽及邊坡。

石方路塹邊坡施工示意圖見(jiàn)圖6。

圖6 石方路塹邊坡施工示意圖

6 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目將GPS-RTK測(cè)量設(shè)備應(yīng)用到水泥廠場(chǎng)平工程的邊坡施工實(shí)踐中，操作方法簡(jiǎn)單實(shí)用，大幅提高了工作效率，提升了施工質(zhì)量。另外，此設(shè)備在地質(zhì)災(zāi)害、綠色礦山建設(shè)、礦山生態(tài)恢復(fù)各項(xiàng)工作中的邊坡治理方面也有廣闊的應(yīng)用空間。