顶管法竖井基坑监测技术与控制要点

顶管法竖井基坑监测技术与控制要点

摘要：本文主要探讨顶管竖井基坑监测整个流程中的控制要点，以及竖井基坑

监测采用的主要方法，通过项目应用表明这些方法能较好的满足顶管竖井基坑监

测要求。

关键词：变形控制值；自由设站法；信息反馈。

1、前言

顶管竖井基坑常见于城市线缆落地、地下大孔径管道施工等项目，基坑周长

一般小于50m，深度大于10m，多采用逆作法施工。由于竖井基坑使用周期较短，通常100d左右，竖井基坑支护措施一般，竖井多位于主要城市道路干线，周边

环境复杂，影响基坑安全的因素多，故详细研究顶管竖井基坑监测技术与控制要点，对指导竖井基坑监测现场实施具有十分重要的现实意义。

2、项目概况

品质西安线缆落地工程项目酒十路（广兴路～米秦南路）竖井基坑监测项目

位于西安市酒十路，该路车流量大。监测对象有各类竖井31个，基坑开挖深度

约为16m。A类竖井采用垂直开挖施工方法，围护结构采用灌注桩+钢围檩，除A

类竖井外，其余竖井采用逆作法施工。

项目现状地表为沥青路面。酒十路沿线地形开阔平坦，地貌单元属浐灞河三

级阶地。根据现场勘探揭露的地层资料，拟建场地自然地面以下20m深度范围内地基土主要地层岩性为第四系风积黄土地层。

3、监测对象及监测项目

根据有关规范要求，综合考虑基坑周围环境情况、场地工程地质条件和开挖

深度及设计文件，本基坑的安全等级按二级考虑。监测范围为以基坑自身及从基

坑边缘以外2倍基坑开挖深度范围内需要保护的周边环境作为监测对象，针对该

项目监测对象及项目见表1：

表1 监测对象及项目

5、全站仪自由设站法监测基坑顶部水平位移

5.1、自由设站法原理

全站仪自由设站法的实质是增加了观测量的边角后方交会法，在待定点P上

安置全站仪，分别测量到两个已知点A，B的距离Sa，Sb及其夹角γ，以确定设

站点P的坐标。与传统的边角或距离后方交会法相比，自由设站法仅增加了一个

观测边或交会角，但设站点坐标的确定不再受到交会图形的限制，设站更为灵活，而且交会点精度也大大提高，增强了后方交会定点的可靠性。

全站仪自由设站法的优点是可以方便、快速地测定临时控制点的坐标，再从

临时控制点测定各种点位坐标，可以大幅度提高实际工作的效率。

5.2、自由设站法精度分析

自由设站法所得设站点P的坐标精度受起算数据误差、观测精度及P 点坐标

与观测值平差值间的函数关系式等因素影响，由于已知点通常来源于控制网，其

起算数据误差比较小，可以忽略不计。这里结合设站点P的坐标和观测值平差值

之间的关系，主要从观测精度方面对设站点的坐标精度加以分析。自由设站点P

的点位方差如下：

式中，βA和γ为交会三角形的内角。

自由设站法进行点位测设时，设站点的点位方差主要由测距误差引起，而与

交会图形的形状几乎无关。全站仪的测距误差是由精度指标公式md＝a＋bD决

定的，其中，固定误差a和比例误差系数b随仪器测距精度指标的不同而异，在

仪器给定的情况下是确定的。对于给定的仪器，随着设站点距交会点距离的增长，测距误差在增大，设站点的点位精度也随之降低，故交会时应尽量选择离设站点

比较近的已知点作为坐标起算点。

当采用全站仪自由设站法确定设站点坐标时，每增加一个交会点就相应地增

加了一个交会角和一个距离观测值，若交会点个数为p，则交会角和距离观测值

总数为2p-１，而必要观测数目始终为2，于是，多余观测数为2p－3，可列出

2p-3个条件方程，在交会点精度一定的情况下，设站点交会坐标的精度随着交会

点个数的增加而提高。

6、几何水准法监测基坑顶部竖向位移

沉降观测依照二等沉降观测的技术要求，使用天宝DiNi03型电子精密水准仪

按附合或闭合水准线路，采用几何水准测量方法。严格按《规范》要求进行观测，保证测量精度。

使用的水准仪、水准标尺在项目开始前进行检验，项目进行中定期检验。当

发现观测成果出现异常情况并认为与仪器有关时，应及时进行检验与校正。检验

后应符合下列要求：

（1）i角对用于一、二等水准观测的仪器不得大于15"。

（2）铟瓦水准标尺分划线的分米分划线误差和米分划间隔真长与名义长度之差不应大于0.1mm。

（3）应在标尺分划线成像清晰和稳定的条件下进行观测。不得在日出后或日落前约半小时、太阳中天前后、风力大于四级、气温突变时以及标尺分划线的成

像跳动而难以照准时进行观测。阴天可全天候观测；

（4）观测前半小时，应将仪器置于露天阴影下，使仪器与外界气温趋于一致。设站时，应用测伞遮蔽阳光。迁站时，应罩以仪器罩。使用数字水准仪前，还应

进行预热，预热不少于20次单次测量；

（5）使用数字水准仪，应避免望远镜直接对着太阳。尽量避免视线被遮挡。当地面震动较大时，应随时增加重复测量次数；

（6）每测段往测与返测的测站数均应为偶数，否则应加入标尺零点差改正。

（7）测站观测限差超限，应立即重测；当迁站后发现超限时，应从水准点或稳固可靠的固定点开始重测；

（8）线路观测完成应现场计算附合路线或环线闭合差，超限时，应先就路线上可靠程度较小的某些测段进行重测，当重测后仍不符合限差时，则应重测该路

线上的其余有关测段。

7、监测信息反馈

监测成果反馈是信息化施工重要组成部分，成果反馈的准确、快捷、流畅是

保证信息化施工安全、顺利进行的前提条件，是设计人员确定、优化以及改正已

定设计方案的重要依据，是业主单位了解工程安全施工情况的首选。

变形测量成果反馈包括报告、电话汇报、口头反馈等形式，或几种形式的综合，力争使监测信息第一时间反馈至相关单位、人员。

变形测量成果反馈包括多个环节，从仪器的快速数据采集、监测数据的快速

处理到监测成果的及时传达，进而迅速采取措施等。