GPS-RTK在水泥厂场平边坡工程中的应用

田书军，童锦翔

1 概述

边坡工程施工一般是利用全站仪进行放样，在放样过程中经常会遇到不能通视的情况，需进行数次倒站才能确定边坡底口线，再由底口线标高计算上口线的大概位置。该计算过程繁琐且容易出错，再加上工地地形复杂，边坡上口线定位往往不够精确。对于刚从事此项工作的人员，若要熟练掌握操作全站仪的技能，往往需要花费较长时间和精力进行练习。对于需要进行多台段处理的高边坡工程而言，如果利用全站仪辅助放样，测量工作将更加繁琐，施工精度也更难以保证，边坡工程量、施工质量、工期、施工成本等也难以控制。

以某水泥厂场平项目为例，该项目挖方量＞100×104m3，施工区域占地约78×104m2，地形复杂，设计台段较多且不同台段高差较大，边坡工程量大。边坡台段设计要求：土方边坡台阶高度8m，安全平台宽3m，坡度1：1；石方边坡台阶高度12m，安全平台宽度3m，根据各区域设计要求，坡度有65°（1：0.466）、45°（1：1）等几种。边坡施工图见图1。

综合考虑各种因素，项目施工放样选用了上海华测I70-Ⅱ惯导版GPS-RTK测量设备，极大地提高了场平施工放样工作效率及施工精准度，同时大大减少了辅助用工，尤其是在边坡工程施工阶段，用工优势明显。

2 GPS-RTK测量设备功能和操作流程

上海华测I70-Ⅱ惯导版GPS-RTK测量设备的电台辐射范围广，定位精度高，接收卫星信号强，具备点测量、点放样、线放样、面放样、CAD图放样等功能，仪器架设、设置简单，手簿操作简便，即便是刚从事此项工作的人员也能熟练操作。本项目在边坡工程施工过程中，主要使用了该设备的线放样功能。

项目放样前，首先进行GPS-RTK设备的架设、点校正或基站平移等准备工作；再在手簿上打开线放样功能，创建某段边坡的设计底口线，对这段底口线进行放样；最后通过观察手簿上显示的数据（手簿线放样功能界面会显示该点距底口线距离及该点填挖情况）确定上口点。比如设计1：1的边坡，只需找到开挖深度等于移动站到底口线距离的点即可（例如某点开挖深度为10m，距底口线也为10m，此点就是1：1边坡的上口点），这个点就是底口线对应的某个上口点，用同样的办法可以确定其他上口点。在选点时，地形突变的地方选点密一些，地形平坦的地方选点疏一些，最后用线将点连起来，撒上白灰作标记，然后施工人员进行技术交底，安排机械施工。

3 土方边坡的处理

3.1 土方低边坡的处理

利用GPS-RTK设备的线放样功能，按上述方法确定出拟开挖边坡的上口线。施工时派一名工人到边坡上方指挥挖掘机司机沿着上口线开挖。由于开挖处台段较低，挖掘机站位在底口位置附近，挖掘机臂长足以开挖修整全段边坡。

土方低边坡施工时，前期用GPS-RTK设备实时跟踪测量边坡是否超挖或欠挖，待形成符合设计要求的标准坡面后，再要求施工人员按此标准修整边坡，每间隔一段时间检验一次施工质量，发现问题及时纠正。土方低边坡施工示意图见图2。

3.2 土方高边坡的处理

图1 边坡施工图

图2 土方低边坡施工示意图（挖掘机一次开挖成形）

土方高边坡按设计要求需留设数个安全平台，本项目土方边坡挖方区设计边坡坡度均是1：1，安全平台宽3m。

对于需要留设安全平台的高边坡施工，应自上而下逐层施工。先根据图纸资料计算出最上层安全平台的底口线及设计标高，在此基础上，利用GPS-RTK设备，再参考最上层安全平台的底口线位置，确定最上层边坡的上口线，现场撒白灰作标记后安排施工。

最上层边坡施工完成后，由图纸计算出第二层安全平台的底口线及设计标高，在此基础上，利用GPS-RTK设备，再参考第二层安全平台的底口线位置，确定第二层边坡的上口线，现场撒白灰作标记后安排施工。

最后一层边坡施工时，根据图纸上底口线坐标数据及设计标高，利用GPS-RTK设备确定最后一层边坡的上口线，现场撒白灰作标记后安排施工。

施工时，挖掘机自上而下分层开挖并处理边坡，每开挖一层，即完成一层的边坡处理，避免遗留问题。如果地形条件允许，可以修便道用汽车外运所挖土方，以提高施工速度，降低挖掘机反复倒运的成本。如果地形条件不允许，就自上而下逐层倒运。边坡开挖时应注意开挖深度和开挖宽度，既不破坏边坡，又能为挖掘机修整边坡创造良好条件，此时应用GPS-RTK设备实时跟踪测量，控制开挖宽度。

每一分层开挖完成，挖掘机工作平台形成，紧接着进行边坡修整工作，一边修整边坡，一边用GPS-RTK设备跟踪测量，确保修整好的边坡坡度达到设计要求，然后再进行下一台段的开挖及边坡修整。

按上述方法依次逐层施工，即可高质量完成高边坡的施工。土方高边坡施工示意图见图3。

图3 土方高边坡施工示意图（挖掘机分层开挖成形）

4 石方边坡的处理

4.1 陡边坡的削坡

项目现有场平区域的某处岩石边坡，原边坡角为80°（1：0.176），存在坍塌风险，计划爆破削坡至65°（1：0.466），采用目前穿孔爆破施工工艺，可直接用潜孔钻机穿凿65°倾斜孔，然后实施爆破作业。

首先实测施工区域地形，利用CAD软件及南方CASS软件制作地形图，对拟需处理区域进行系统设计，确定底口线坐标数据；再按坡度要求用GPS-RTK设备实地确定上口线；根据设计好的光面爆破参数沿上口线布孔，如有需要可布设多排孔，最后一排孔实行光面爆破。

石方边坡爆破削坡施工示意图见图4。

4.2 陡边坡削至缓边坡

临近厂前区另有一块岩体区域，原坡度角为80°（1：0.176）左右，现考虑后期绿化的需要，拟将陡坡削为45°（1：1）缓坡。利用现有穿孔爆破潜孔钻机，无法直接完成45°倾斜孔施工，考虑使用穿凿多排不等深垂直孔的方式爆破清渣，形成边坡。

图4 石方边坡爆破削坡施工示意图

首先对施工区域进行地形测量，利用CAD软件及南方CASS等软件制作地形图，对需要处理的区域进行设计，确定底口线坐标数据，利用GPSRTK设备确定施工区域上口线的位置；再根据底口线和上口线的相对位置，利用GPS-RTK设备布设多排不等深垂直孔，孔底设计在一个坡面上，潜孔钻机按设计深度穿孔；最后爆破清渣形成边坡。

石方陡边坡爆破降坡施工示意图见图5。

图5 石方陡边坡爆破降坡施工示意图

5 路堑边坡的处理

本项目厂区道路长＞20km，工程量较大，存在不少土石方路堑，此处仅介绍石方路堑边坡施工。石方道路的设计要求是1：1边坡，道路宽9m，两侧水沟各宽1m，人行道宽1m，路槽宽共12m。

按照图纸设计，路槽两侧边线即为边坡施工底口线，先利用GPS-RTK设备确定两侧道路边坡上口线；然后根据路槽设计标高及边坡设计坡度，利用GPS-RTK设备布孔，每个孔上标明设计孔深，严格按要求进行穿孔作业；穿孔完成后，实施爆破作业，由挖掘机清渣形成路槽及边坡。

石方路堑边坡施工示意图见图6。

图6 石方路堑边坡施工示意图

6 结语

本项目将GPS-RTK测量设备应用到水泥厂场平工程的边坡施工实践中，操作方法简单实用，大幅提高了工作效率，提升了施工质量。另外，此设备在地质灾害、绿色矿山建设、矿山生态恢复各项工作中的边坡治理方面也有广阔的应用空间。