GPS‐RTK技术在岩土地区超高边坡施工放样中的应用研究

吴苏伦 岳崇伦

（广州城建职业学院， 广东 广州 510925）

1 工程概况

邓村车辆段选址地块现状为林地、山地，地势起伏较大，东、南、北、三面环山，选址现状标高为+35.4m～+150m。边坡工程高程为52～128m，西、南坡面高差80m，边坡总长约为596m，最高处边坡共九级，安全等级为1级。从BP1～BP15段坡的锚孔测放顶排水沟及上级坡面先施工、再施工BP16～BP19段。总体的边坡施工原则采用边挖边加固，即开挖一级，防护一级，不得一次开挖到底。支护高度达80m，属于超高边坡支护工程，技术难度高，周期长。

2 关键技术简介

高边坡开挖、刷坡、加固，打锚杆，每道施工工序必须放样。由于该车辆段面积比较大，高边坡高度大，所以使用全站仪坐标放样难度大、效率低、劳动强度大。该车辆段为了提高工作效率，打破常规全站仪坐标放样方法，高边坡施工放样方法主要采用GPS-RTK测量技术。GPS-RTK定位精度:平面:±1cm+ 1ppm;高程:±2cm+1ppm。

3 理论分析

3.1 GPS-RTK技术的工作原理

基准站上安置的接收机，对所有可见GPS卫星进行连续观测，并将其观测数据，通过无线电传输设备（也称数据链），实时地发送给用户观测站（流动站）；在用户观测站上，GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线电接收设备，接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位原理，实时地解算并显示用户站的三维坐标及其精度，其定位精度可达1cm~2cm。

图1 GPS-RTK技术的工作原理图

3.2 施工测量要求

3.2.1 仪器情况

南方测绘GPS银河1系统两套。RTK定位精度: 平面: ± 1cm+ 1ppm; 高程:±2cm+1ppm。

3.2.2 作业流程

GPS-RTK技术测量作业的效率以及效果，在实际运用GPS-RTK技术进行工程测量时，需要遵循一定的作业流程。

图2 GPS-RTK技术测量作业流程图

4 施工测量数据比较

4.1 比较实验的目的

高边坡工程应用全站仪、GPS定位仪器测设已知10个点比较效率、成本、精度等。

4.2 比较实验要求：

以广州地铁14号线邓村车辆段岩土高边坡工程施工测量为例，测区已知十个点的本地坐标，其坐标椭球为“北京-54”椭球，坐标系为广州坐标系，中央子午线为本测区中央子午线（114：00）。已知本地施工坐标，典型高边坡刷坡、锚杆和锚索设计坐标见表1和表2。

表1 施工放线测量记录1

表2 施工放线测量记录2

4.3 实验使用设备、人员、时间对比

如表3使用全站仪主要投入测量设备，表4使用GPS投入的主要设备，表5全站仪坐标、GPS-RTK放样的测量人员比较，表6两种仪器设备放样时间对比。

表3 使用全站仪主要投入测量设备

表4 使用GPS投入的主要设备

表5 全站仪坐标、GPS-RTK放样的测量人员比较

表6 两种仪器设备放样时间对比

4.4 两种仪器放样精度比较

根据全站仪坐标放样和GPS-RTK放样数据与设计数据的对比，得出成果如表7和表8所示:

表7 全站仪坐标放样数据与设计数据对比表

表8 GPS-RTK放样数据与设计数据对比表

4.5 比较实验总结

4.5.1 成本投入总结

根据表3、表4，可以分析出表明GPS-RTK放样技术投入设备比全站仪坐标放样投入设备少，节约了43.8%的设备投入费用；根据表5对比，表明GPS-RTK放样技术比全站仪坐标放样技术人员投入小，节约75%的人工费；根据表6对比，表明GPS-RTK放样技术比全站仪坐标放样技术效率高，提高75.7%的工作效率。所以，GPS-RTK测量技术效率高，成本低。

4.5.2 两种仪器设备的精度总结

本次高边坡放样共10个点，施工合理，检核条件严谨，经过对设计数据与放样数据的比较，全站仪坐标放样和GPS-RTK放样都符合工程测量规范和施工设计要求。最终结果，经过对表7和表8进行对比分析，全站仪坐标放样数据与设计数据最大误差为 2.0cm，最小误差为 0.5cm；GPS-RTK放样数据与设计数据最大误差为3.0，最小误差为1.0cm；总之，虽然GPS-RTK放样没有全站仪施工放样精度高，但是均在设计要求的 5cm以内，完全满足建筑施工项目的需要。

5 总结

该研究以广州地铁 14号线邓村车辆段岩土高边坡工程施工测量为例，运用GPS-RTK技术对高边坡放样测量工作进行解析，探讨GPS-RTK在边坡支护工程边坡点放样测量中的应用优势。根据统计结果分析，最大平面较差为2cm，因此，认为GPS-RTK测量成果质量可信。

5.1 GPS-RTK测量技术总结

（1）测站间无需通视。

（2）定位精度高，没有误差积累。

（3）操作简便，测量范围广。

（4）作业成本低。

5.2 使用中需要注意克服问题

（1）注意克服稳定性问题：由于受轨道误差、钟差、电离层折射和对流层折射、卫星和天气的状况、数据链的链接状况以及人为等因素的影响，应用GPS-RTK测量的稳定性一般不如传统的测量仪器。因此，在RTK实时定位的时候，要尽量避免人为因素，如:作业半径不要过大，测量时水准气泡要严密居中、对中杆保持垂直，每次观测时间不应太短，一般以5s钟为宜等。除此之外，每次测量或者放样前，应采用已知点校核，对比实测坐标和理论坐标，复核精度后，再对前一次RTK测量或放样点复核，确认无误后方可进行本次作业。

5.3 使用范围及推广前景

目前 RTK作业技术在工程施工测量过程中已起到了很大的作用，一般的工程测量，已完全可以取代全站仪而进行构筑物的准确定位。但在高精度的工程施工中，如目前高速铁路客运专线， RTK技术在墩台身以及桥梁上部构造的平面定位和高程定位、路基的沉降观测、无砟轨道板的精调等方面还达不到规范要求的精度。在隧道的洞内控制测量和施工放样中，还需要运用全站仪跟水准仪。另外，在崇山峻岭中，特别是植被非常茂盛的地方，RTK由于受到高大山体和树木的影响，卫星信号和数据链的传输严重减弱，不仅作业半径变小，测量精度也保证不了，这在工程实践中已有证明。如在广从高速公路施工过程中，由于高大山体和树木的影响，采用南方测绘GPS银河1系统实时放样，作业半径达不到2km，有些地方甚至1km的作业半径也达不到，而且RTK测量一直都是浮动解，无法得到固定解。这种情况下，采用RTK技术已没有了它的优越性。因此，在施工过程中，要将 RTK技术、传统的测量技术综合应用，保证施工精度。

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