大截面現(xiàn)澆梁高支模監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)施分析

牛建新

(山西宏廈建筑工程第三有限公司，山西陽泉 045000)

1 工程概況

山西平舒煤業(yè)溫家莊礦井翟下莊分區(qū)進(jìn)風(fēng)立井井塔工程，東西向 21.2 m，南北向 24.6 m，地下 1 層，地上 6 層，結(jié)構(gòu)高度為 60.6 m。

井塔工程第五層，層高 7.4 m，板厚 150，梁截面為1 040 mm×4 000 mm，1 200 mm ×4 000 mm，800 mm ×4 500 mm，1 100 mm×5000 mm，最大線荷載達(dá)到137.5 kN/m，屬于超限結(jié)構(gòu)，是施工活載最大的部位，確定為本次監(jiān)測(cè)對(duì)象。

2 監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)功能

基于高支模事故原因，系統(tǒng)主要監(jiān)測(cè)高支模關(guān)鍵點(diǎn)的模板沉降、立桿軸力、立桿傾斜等參數(shù)，通過無線采集數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)查看監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，當(dāng)澆筑過程中各監(jiān)測(cè)參數(shù)超過報(bào)警時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警;通知現(xiàn)場(chǎng)人員排查安全隱患。

2.2 主要設(shè)備

2.2.1 智能無線數(shù)據(jù)采集主機(jī)

智能無線數(shù)據(jù)采集儀主要應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)無線采集監(jiān)測(cè)傳感器的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)推送到系統(tǒng)數(shù)據(jù)平臺(tái)，可現(xiàn)場(chǎng)用于高大模板支護(hù)體系的施工安全檢測(cè)。

2.2.2 智能無線數(shù)據(jù)采集終端

智能無線數(shù)據(jù)采集儀主要應(yīng)用于監(jiān)測(cè)過程中傳感器數(shù)據(jù)的無線采集與傳輸;可采集模擬信號(hào)、電壓信號(hào)、電流信號(hào)，內(nèi)置高精度傾角儀等，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)主機(jī)。

2.2.3 高精度拉繩式位移傳感器

具有采用高精度電阻傳感器，精度高、采用鋁合金外殼耐腐蝕性好、多種安裝方式、適應(yīng)性好等特點(diǎn)。

2.2.4 立桿軸壓傳感器

主要用于監(jiān)測(cè)高支模立桿軸力，與采集終端鏈接，無線采集。

2.3 技術(shù)參數(shù)

監(jiān)測(cè)設(shè)備技術(shù)參數(shù)表見表1。

3 監(jiān)測(cè)實(shí)施

3.1 監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)布置原則

能反映高支模體系整體水平位移的部位;跨度較大或截面尺寸較大的現(xiàn)澆梁跨中等荷載較大、模板沉降較大的部位;測(cè)點(diǎn)布置在梁跨度方向，當(dāng)跨度不大于9 m時(shí)應(yīng)至少在1/2跨位置，大于9 m時(shí)應(yīng)在1/4，1/2，3/4位置布置測(cè)點(diǎn);每個(gè)監(jiān)測(cè)面應(yīng)布置1個(gè)支撐沉降、1個(gè)立桿軸力、1個(gè)傾角傳感器。

表1 監(jiān)測(cè)設(shè)備技術(shù)參數(shù)表

3.2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置設(shè)計(jì)

對(duì)第五層標(biāo)高44.1 m大截面梁(1 040 mm×4 000 mm，1 200 mm×4 000 mm，800 mm×4 500 mm，1 100 mm×5 000 mm)進(jìn)行監(jiān)控，共計(jì)布置6組監(jiān)控設(shè)備。圖1中圓點(diǎn)為監(jiān)控監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

圖1 監(jiān)控監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置圖

3.3 設(shè)備調(diào)試及安裝

3.3.1 調(diào)試

智能無線數(shù)據(jù)采集主機(jī)即手持式主機(jī)，開機(jī)后按照電腦提示操作依次輸入工程名稱、部位等各項(xiàng)參數(shù)后啟動(dòng)監(jiān)控，指示燈變?yōu)榫G色即可。

3.3.2 安裝

立桿軸壓傳感器:將其放置在頂絲與梁支撐主梁之間，將頂絲擰緊。高精度拉繩式位移傳感器:使用自帶專用扣件固定在立桿頂部以下500 mm左右位置，外接拉繩下部固定重物，將內(nèi)置拉繩拉出100 mm，下部重物離地面距離大于200 mm。智能無線數(shù)據(jù)采集終端(傾角儀):使用自帶專用扣件固定在立桿頂部以下500 mm，將立桿軸壓傳感器及高精度拉繩式位移傳感器接出的數(shù)據(jù)線相連。將一臺(tái)立桿軸壓傳感器、一臺(tái)高精度拉繩式位移傳感器、一臺(tái)智能無線數(shù)據(jù)采集終端(傾角儀)合并為一組監(jiān)控設(shè)備。

3.4 預(yù)警值及報(bào)警值設(shè)置

3.4.1 設(shè)置依據(jù)

立桿軸力:其預(yù)警值為立桿上部永久荷載及可變荷載之組合，以5×1.1 m梁為例:施工方案中立桿縱距0.3 m，立桿橫向布置5根。根據(jù)JGJ 162—2008建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)程，公式如下架自重標(biāo)準(zhǔn)值G1k(kN/m2):0.5;新澆筑混凝土自重標(biāo)準(zhǔn)值G2k(kN/m3):24;混凝土梁鋼筋自重標(biāo)準(zhǔn)值G3k(kN/m3):1.5;施工荷載標(biāo)準(zhǔn)值Q1k(kN/m2):4;永久、可變分項(xiàng)系數(shù):1.35，1.4;永久荷載:模板自重 G1=0.5×(5+5+1.1)×0.3/5=0.333;新澆筑混凝土自重 G2=24×5×1.1×0.3/5=7.92;鋼筋自重 G3=1.5×5×1.1×0.3/5=0.495;可變荷載:Q=4×1.1×0.3/5=0.264;S=1.35×(G1+G2+G3)+1.4Q=1.35×(0.333+7.92+0.495)+1.4×0.7×0.246=12 kN。模板沉降:監(jiān)測(cè)報(bào)警值可根據(jù) JGJ 162—2008建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)程，4.4.1第3條，支架的壓縮變形或彈性撓度，為相應(yīng)的結(jié)構(gòu)計(jì)算跨度的1/1 000;桿件傾角:監(jiān)測(cè)報(bào)警值根據(jù)JGJ 300—2013建筑施工臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范，表 8.0.9，水平位移位移量:H/300，折算角度為 0.2°。

3.4.2 預(yù)警值和報(bào)警值的設(shè)置

根據(jù)模板工程專項(xiàng)施工方案及設(shè)置依據(jù)，各監(jiān)測(cè)參數(shù)的預(yù)警值和報(bào)警值設(shè)置詳見表2。

3.5 監(jiān)測(cè)頻率

監(jiān)測(cè)頻率:在澆筑混凝土過程中應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)頻率20 min～30 min一次;在混凝土初凝前后及混凝土終凝前實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè);終凝后的監(jiān)測(cè)頻率為每天一次。當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，立即啟動(dòng)安全應(yīng)急預(yù)案:監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)達(dá)到報(bào)警值時(shí);支撐結(jié)構(gòu)的荷載突然發(fā)生意外變化時(shí);周邊場(chǎng)地出現(xiàn)突然較大沉降或嚴(yán)重開裂的異常變化時(shí)。

4 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

4.1 監(jiān)測(cè)具體情況

本次實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)(北京時(shí)間)自2019年8月2日9:45分開始，2019年8月4日8:20分結(jié)束，共47 h。監(jiān)測(cè)結(jié)果見表2。

4.2 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

4.2.1 異常數(shù)據(jù)分析

表2 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)及監(jiān)測(cè)結(jié)果

6號(hào)點(diǎn)剛開始監(jiān)測(cè)時(shí)，20 min后數(shù)據(jù)采集終端顯示為離線狀態(tài)，離線時(shí)間持續(xù)10 min后恢復(fù)正常但監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)未被設(shè)備記錄。分析其原因是由于傳輸信號(hào)問題導(dǎo)致數(shù)據(jù)異常。

4.2.2 預(yù)警值及報(bào)警值數(shù)據(jù)分析

3號(hào)點(diǎn)軸力預(yù)警監(jiān)測(cè)點(diǎn)在2日13:55分時(shí)數(shù)值逐步遞增至9.5 kN，預(yù)警后立即停止對(duì)其混凝土澆筑并查看現(xiàn)場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)是由該位置混凝土澆筑分層厚度較大導(dǎo)致。分析其原因是由于泵管澆筑位置移動(dòng)過慢導(dǎo)致分層厚度較大。

4號(hào)點(diǎn)模板沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)在2日13:43分時(shí)突變?yōu)?4 mm，現(xiàn)場(chǎng)立即停止對(duì)其混凝土澆筑并查看現(xiàn)場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)模板拼縫漏漿滴落在沉降監(jiān)測(cè)拉線上造成監(jiān)測(cè)值突變，經(jīng)過清理后恢復(fù)正常。

4.3 監(jiān)測(cè)整體分析

立桿軸力、桿件傾角、模板沉降除去異常、報(bào)警、預(yù)警值外其余所有測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)均為平穩(wěn)上升至一個(gè)穩(wěn)定值，且一直穩(wěn)定至澆筑結(jié)束。

5 結(jié)語

本次應(yīng)用自動(dòng)化程度高、儀器精度高、可靠性好，產(chǎn)生了較大的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益，特別是安全效益更為顯著，隨著時(shí)代進(jìn)步，監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)必然會(huì)得到更為廣泛普遍的推廣應(yīng)用，希望本文能起到拋磚引玉的作用。