自動監(jiān)測技術(shù)在高支模中的應用

董俊杰 王 剛 范瑋武 胡 欣

（中國建筑第八工程局有限公司，上海200240）

隨著我國建筑行業(yè)的發(fā)展，高層建筑的數(shù)量越來越多，高大支模支撐體系的應用越來越普遍。高大支模體系，簡稱高支模[1]，支模體系越高大、復雜，安全風險也就越高。高支模坍塌事故時有發(fā)生，高支模安全事故發(fā)生時間普遍很短，從出現(xiàn)危險征兆到事故發(fā)生通常只有短短幾分鐘，具有突然性。而且高支模本身具有的高空間、大跨度等特點，使得高支模安全事故一旦發(fā)生，往往造成重大人員傷亡和巨大的經(jīng)濟損失[2]。針對這一問題，建設(shè)主管部門和建筑施工企業(yè)的安全管理工作已將模板坍塌作為重大危險源進行識別和控制[3]。

1 高支模監(jiān)測方案

當高支模監(jiān)測參數(shù)超過預設(shè)限值時，及時通知現(xiàn)場作業(yè)人員停止作業(yè)迅速撤離現(xiàn)場，預防和杜絕支架坍塌事故的發(fā)生。高支模監(jiān)測以獲取實時自動化采集數(shù)據(jù)為主，現(xiàn)場目測巡查為輔；各監(jiān)測項目應在模板系統(tǒng)支架預壓前測得穩(wěn)定的初始值。

1.1 監(jiān)測內(nèi)容

根據(jù)高大模板工程在施工過程存在的整體傾覆、局部塌陷的工程事故形式，結(jié)合本工程的實際情況，本項目的監(jiān)測內(nèi)容包括如下四項：

（1）支架整體水平位移。為防止支架系統(tǒng)的整體傾覆，利用拉繩位移計在施工過程中對體系整體側(cè)移進行監(jiān)測。

（2）立桿傾角（傾斜）。為防止受力較大的立桿喪失穩(wěn)定產(chǎn)生傾覆，對危險部位的立桿傾斜角度進行監(jiān)測。

（3）立桿軸力。除監(jiān)測立桿傾斜之外，對危險和重要部位的立桿承受的軸向壓力進行監(jiān)測。

（4）水平桿撓度。為防止屋面大梁澆筑過程中產(chǎn)生撓度過大的情況，對梁底水平桿撓度進行監(jiān)測。

1.2 監(jiān)測設(shè)備和測點布置

（1）支架整體水平位移。支架整體水平位移測點布置在支架系統(tǒng)頂部，沿支架平面外輪廓長邊邊線布置8 個測點。

在立桿頂部安裝拉線式位移傳感器，使線頭水平方向拉伸，拉出約200mm，用鋼絲與現(xiàn)場混凝土柱或其他已建成的結(jié)構(gòu)固定。每個測點位置的立桿可安裝兩個位移傳感器，成90°方向安裝，分別測兩個方向的位移。

（2）立桿傾角、軸力及水平桿撓度。選擇部分屋面主梁梁底的支撐立桿作為測量的對象，分別位于1～2 軸跨中與主梁交匯處的梁底立桿，共八根立桿。立桿傾角采用SPI-509 雙向傾角傳感器監(jiān)測，立桿軸力采用輪輻式壓力傳感器JLBU-1 進行監(jiān)測。

1.3 監(jiān)測頻率

（1）澆筑前：測量三次，記錄此值并以三次平均值為初始值。

（2）在澆筑過程，支撐系統(tǒng)整體位移由于是全站儀人工測量，每兩小時測量一次；其余參數(shù)（立桿傾斜、立桿軸力、水平桿撓度）實時監(jiān)測，采樣頻率1 次/10 秒。

（3）澆筑完成后養(yǎng)護階段，前三天，每天一次。后二十四天，每三天采集一次。

1.4 監(jiān)測預警值

根據(jù)《建筑施工臨時支撐結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范JGJ300-2013》確定報警值，當監(jiān)測項目超過其警戒值時，必須迅速停止?jié)仓槊髟?，一般應急措施有?/p>

（1）迅速停止?jié)仓?，保證警戒值不再增大。

（2）修改方案，進行加固。

2 高支模監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

2.1 混凝土澆筑過程

混凝土現(xiàn)場澆筑持續(xù)時間共12 小時30 分鐘，澆筑過程對立桿軸力、傾斜、撓度、水平位移等參數(shù)進行連續(xù)監(jiān)測，采樣頻率為1 次/分鐘。

（1）支架整體水平位移。支架整體水平位移變化如圖1 所示，其中8 號整體位移測點在開始監(jiān)測前遭人為破壞，其監(jiān)測點在本次監(jiān)測項目中無有效數(shù)據(jù)。從圖中數(shù)據(jù)可以看出，支架整體水平位移在全監(jiān)測過程中變化范圍不大，除個別點有波動外，其余測點水平變化較平緩，且最大位移均在5mm 以內(nèi)，未達到變形報警值。

圖1 各測點整體水平位移變化圖

（2）立桿傾斜?；炷翝仓^程中，測試桿件兩個方向的最大傾斜角度，大部分測點傾斜度未超過允許值。其中6 號點有突變現(xiàn)象，如圖2 所示，分析其原因，是由于現(xiàn)場澆筑時的振動荷載造成的測點產(chǎn)生橫向突發(fā)變形，變形后數(shù)據(jù)趨于穩(wěn)定，說明整個澆筑施工過程，立桿穩(wěn)定性良好。

圖2 6 號測點傾斜角度變化圖

（3）立桿軸力。從數(shù)據(jù)可以看出，隨著混凝土澆筑，各立桿軸力逐步增大，在澆筑后期，各立桿軸力變化平緩，逐漸達到穩(wěn)定值。

（4）水平撓度。從數(shù)據(jù)中可以看出，在混凝土澆筑初期，各測點均產(chǎn)生了不同程度的撓度，且隨著時間的增長，撓度逐漸變大。各測點雖在某一階段出現(xiàn)撓度減小的現(xiàn)象，但最終均產(chǎn)生了不同程度的撓度，且基本保持穩(wěn)定不變，并未超過允許值。

2.2 混凝土養(yǎng)護過程

混凝土養(yǎng)護階段持續(xù)時間為21 天，在此過程中對立桿軸力、傾斜和水平桿撓度等參數(shù)進行連續(xù)監(jiān)測，采樣頻率約1 次/小時。圖3 為部分測點在養(yǎng)護階段的監(jiān)測結(jié)果。

結(jié)果顯示，各立桿傾斜角度略有波動，但與澆筑完成時的傾斜角度相比，沒有產(chǎn)生過大的增長，立桿傾斜基本趨于穩(wěn)定；各立桿軸力隨著混凝土養(yǎng)護成型，軸力逐漸減小，各根立桿軸力變化程度雖不盡相同，但均未超過允許值；大部分的水平桿撓度在養(yǎng)護階段中無較大變化，只有部分水平桿的撓度在監(jiān)測后期有所增大，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，這是由于上部結(jié)構(gòu)施工中的荷載所引起的，但其變化量均小于3mm，滿足設(shè)計要求。

圖3 養(yǎng)護過程部分測點數(shù)據(jù)

3 結(jié)論

針對科創(chuàng)中心項目高支模在混凝土澆筑過程和養(yǎng)護成型過程的結(jié)構(gòu)安全性和穩(wěn)定性，進行了包括高支模整體水平位移、立桿軸力與傾斜、水平桿撓度等多項數(shù)據(jù)的監(jiān)測，并通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，對高支模結(jié)構(gòu)體系進行了安全性評價。采用本文提出的高支模結(jié)構(gòu)體系監(jiān)測方法，可以有效監(jiān)測高支模結(jié)構(gòu)在施工過程中的內(nèi)力與變形情況，能夠及時發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的安全隱患，避免不必要的人員傷亡與經(jīng)濟損失。同時，該監(jiān)測體系也可作為模板拆除時間及上部結(jié)構(gòu)施工荷載對既有結(jié)構(gòu)影響的判斷依據(jù)，為施工全過程提供安全保障。