基于施工全過程的高大支模架體安全監(jiān)測技術(shù)研究與應(yīng)用

瞿 鵬，陳 俊，王祥鑫

（南通一建集團(tuán)有限公司，江蘇 南通 226000）

0 引言

經(jīng)濟(jì)繁榮發(fā)展的當(dāng)今，人們對建筑空間和外立面?zhèn)€性多樣化要求導(dǎo)致超大跨距以及非標(biāo)層高在建筑業(yè)特別是公建類項(xiàng)目中的應(yīng)用日益廣泛。住建部針對建筑技術(shù)中“超危大”高支模工程的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化與安全性等問題，按照《危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程安全管理規(guī)定》等各類條例實(shí)施管控[1]。然而，架體材料偏差、從業(yè)實(shí)操人員素質(zhì)及各種管控缺口的影響，導(dǎo)致高支?？逅鹿嗜詴r(shí)有發(fā)生。在項(xiàng)目施工中，為保證高支模施工的安全性，可采取對高支模架體的受力變化、架體立桿傾斜變形水平等因素進(jìn)行全過程監(jiān)測，對高支?？逅龅教崆邦A(yù)警，大概率降低高支?？逅鸬娜藛T傷亡及經(jīng)濟(jì)損失[2]。

1 高大支模安全監(jiān)測整體設(shè)計(jì)

結(jié)合高大支模工程特點(diǎn)，設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)監(jiān)控的數(shù)據(jù)采集與報(bào)警系統(tǒng)，監(jiān)測內(nèi)容包括模板沉降、立桿傾斜、立桿軸壓等數(shù)據(jù)。測點(diǎn)布設(shè)在架體內(nèi)部，且受力條件薄弱、易傾覆的位置，每個(gè)監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)末端傳感器（支架位移變形、傾斜、軸壓3 種）。安排專人在項(xiàng)目區(qū)域外圍利用自動(dòng)化采集儀，實(shí)時(shí)監(jiān)測高支模預(yù)壓、澆筑混凝土及混凝土初凝等施工過程。在監(jiān)測主機(jī)中設(shè)置監(jiān)測報(bào)警闕值，末端傳感器可依據(jù)設(shè)置自動(dòng)加密監(jiān)測頻次。達(dá)到報(bào)警值時(shí)，自動(dòng)觸發(fā)預(yù)警系統(tǒng)，通過聲、光通信傳達(dá)到項(xiàng)目各參建方的管理人員[3]。

該系統(tǒng)采用應(yīng)力與變形傳感器對架體軸向壓力、橫桿水平位移、立桿豎向傾角3 個(gè)因素進(jìn)行監(jiān)測，架體受力數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)精準(zhǔn)，，高支模架體整體或局部傾覆概率增長時(shí)及時(shí)預(yù)警，免除高支?？逅鹿十a(chǎn)生。無須免除變更高支模架體支護(hù)方案及支護(hù)管材。軸壓、位移、傾角等傳感器組合廣泛適用于盤扣、碗扣、鋼管等市場常見架體支撐構(gòu)件上，拆裝便捷[4]。適用于上部荷載較大、結(jié)構(gòu)跨度大、模板支設(shè)高度超高、結(jié)構(gòu)樓板平整度要求高、結(jié)構(gòu)樓板沉降值控制要求高等各類高危險(xiǎn)性的模板支撐體系。

2 施工順序及操作要點(diǎn)

2.1 施工工藝流程

施工工藝流程如圖1 所示。

圖1 施工工藝流程

2.2 施工操作要點(diǎn)

2.2.1 確定監(jiān)測點(diǎn)位

高支模監(jiān)測方案的編制應(yīng)依據(jù)超高模板支撐架的計(jì)算結(jié)果，將模板支撐架體中軸力最大、架體失穩(wěn)概率最高的位置，鎖定為單個(gè)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)單元中的監(jiān)測點(diǎn)位，并設(shè)置軸壓傳、位移器及傾角等末端傳感器，以滿足模板支撐架安全性監(jiān)控的要求[5]。

2.2.2 傳感器安裝

（1）軸壓傳感器安裝。軸壓傳感器需放置于架體頂托與龍骨之間。首先將頂托降下一個(gè)傳感器的安裝間距，傳感器放置穩(wěn)妥后再將頂托上緊固定。安裝完畢應(yīng)校核立桿頂托與龍骨之間的平整度以及軸壓傳感器與立桿、模板的垂直度，達(dá)到共同受力的目的。軸壓傳感器安裝調(diào)試無誤后，將相應(yīng)工程的報(bào)警值、監(jiān)測頻率等參數(shù)輸入監(jiān)測主機(jī)中，以達(dá)到主機(jī)自動(dòng)根據(jù)設(shè)置的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與報(bào)警。

（2）位移傳感器安裝。位移傳感器主要包括豎向位移傳感器和水平位移傳感器，監(jiān)測位置與作用各不相同，具體如下。

模板下部木方梁底的橫桿放置豎向位移傳感器，用鋼絲線一端連接傳感器，一端連接足夠重量的下部配重，需拉出約100mm 鋼絲線并保證鋼絲沒有較大自身變形以保證傳感器線頭與地面垂直，傳感器鋼絲與配重應(yīng)相互保持獨(dú)立，并不與支架連接。傳感器與采集終端無線聯(lián)接，安裝完成，記錄終端編號(hào)并拉動(dòng)線頭端或復(fù)位再拉出，在主機(jī)中檢查該編號(hào)位移讀數(shù)是否異常，調(diào)試正常后主機(jī)中相應(yīng)編號(hào)會(huì)有初始讀數(shù)。

在立桿頂部放置水平位移傳感器，使線頭水平方向拉伸約100mm 并與另一側(cè)立桿用鋼絲固定。單個(gè)立桿應(yīng)在兩個(gè)水平垂直角度上分別安裝1 個(gè)水平位移傳感器，以監(jiān)測兩個(gè)水平方向位移。傳感器與采集終端無線聯(lián)接，安裝完成，記錄終端編號(hào)并拉動(dòng)線頭端或復(fù)位再拉出，在主機(jī)中檢查該編號(hào)位移讀數(shù)是否異常，調(diào)試正常后主機(jī)中相應(yīng)編號(hào)會(huì)有初始讀數(shù)。

（3）傾角傳感器安裝。首先，選定儀器的放置點(diǎn)位以及傾斜角的測量方向，被測物的儀器放置點(diǎn)位應(yīng)打磨平整；其次，將傾斜儀的支架放置于被測物的選定點(diǎn)位，并將傾斜傳感器固定在安裝支架上；最后將傾斜儀與讀數(shù)儀連接，調(diào)整安裝支架的定位螺釘，調(diào)節(jié)傾斜儀軸線的垂直度，保證初始測值接近零點(diǎn)，此外，亦可依據(jù)設(shè)計(jì)需求，自定義儀器的初始傾斜角度，以保證儀器的測量數(shù)據(jù)正負(fù)變化范圍能夠適應(yīng)實(shí)際需求。傾斜儀定位時(shí)以外圓上標(biāo)有儀器的正負(fù)方向記號(hào)作為測量規(guī)定的正負(fù)方向。傳感器底部有4 個(gè)螺釘，安裝時(shí)可以通過松開螺釘使儀器的正負(fù)方向記號(hào)做90°和180°調(diào)整以適應(yīng)安裝需求。當(dāng)安裝點(diǎn)位位于施工復(fù)雜區(qū)域和高大被測物的上端，應(yīng)按照規(guī)范設(shè)置測點(diǎn)保護(hù)和防雷保護(hù)措施。

2.2.3 高支模施工全過程架體安全性監(jiān)測

在架體安全監(jiān)測系統(tǒng)中輸入監(jiān)測點(diǎn)位，將無線數(shù)據(jù)采集儀連接位移、軸壓及傾角等多種傳感器，同時(shí)設(shè)置監(jiān)測區(qū)域軸力、沉降變形及傾角等需監(jiān)測數(shù)據(jù)的報(bào)警閾值，連接項(xiàng)目報(bào)警器，輸入管理人員手持終端設(shè)備等信息，即可實(shí)時(shí)監(jiān)控模板支撐架在施工全過程中的安全性。高支模架體監(jiān)測流程如圖2 所示。

圖2 高支模架體監(jiān)測流程

2.2.4 監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋與方案修正

將高支模施工過程中采集的立桿軸力、傾角及位移數(shù)據(jù)導(dǎo)出并分析，計(jì)算出已施工高支模方案的失效概率（或安全系數(shù)），同時(shí)可計(jì)算得出結(jié)構(gòu)板的差異沉降等數(shù)據(jù)。將失效概率、結(jié)構(gòu)板差異沉降等數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析，完善已施工高支模架體方案，提升高支模架體的安全性及經(jīng)濟(jì)性，保證結(jié)構(gòu)樓板的平整度。

3 質(zhì)量控制

監(jiān)測設(shè)備投入使用前，需進(jìn)行精度檢測，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的精確性。軸壓傳感器安裝完畢應(yīng)保證立桿頂托與龍骨之間的平整度以及軸壓傳感器與立桿、模板的垂直度，達(dá)到共同受力的目的。傾角傳感器應(yīng)保證垂直安裝，位移傳感器應(yīng)保持水平安裝，并保證與架體連接牢固。

4 工程應(yīng)用

在南通市通州區(qū)在建工程中應(yīng)用高支模全過程架體安全監(jiān)測技術(shù)，在超短工期的情況下將監(jiān)測流水段劃分為154 段，保證了高支模流水段的安全性。以4#樓為例，建筑面積7996m2，分8 次澆筑平均每次澆筑面積約1000m2，每次澆筑面積內(nèi)均勻布置各類傳感器4 個(gè)，埋設(shè)各類傳感器共計(jì)4×8=32 個(gè)?；炷翝仓氨O(jiān)測1h，每次澆筑時(shí)長8h，混凝土澆筑后監(jiān)測3h，共監(jiān)測12h，每小時(shí)讀數(shù)2 次，監(jiān)測24 次，監(jiān)測方案如下。4#建筑高支模監(jiān)測測點(diǎn)布設(shè)及數(shù)量如表1 所示，LCEB 0031 點(diǎn)傾角-時(shí)間變化曲線如圖3 所示，LCEB 0031 點(diǎn)軸力-時(shí)間變化曲線如圖4 所示，LCEB 0031 點(diǎn)模板沉降-時(shí)間變化曲線如圖5 所示。

表1 4# 建筑高支模監(jiān)測測點(diǎn)布設(shè)及數(shù)量

圖3 LCEB 0031 點(diǎn)傾角-時(shí)間變化曲線

圖4 LCEB 0031 點(diǎn)軸力-時(shí)間變化曲線

圖5 LCEB 0031 點(diǎn)模板沉降-時(shí)間變化曲線

對高支模架體的受力變化、架體立桿傾斜變形水平等因素進(jìn)行全過程監(jiān)測，對高支模垮塌做到提前預(yù)警，大概率降低高支?？逅鸬娜藛T傷亡及經(jīng)濟(jì)損失，具有廣泛的推廣意義。

5 結(jié)語

高支模項(xiàng)目危險(xiǎn)性較高，垮塌事故時(shí)有發(fā)生。在此類項(xiàng)目施工過程中，通過全過程實(shí)時(shí)監(jiān)控高支模立桿的軸力、架體傾斜水平、架體沉降等數(shù)據(jù)，對高支?？逅裙δ苄允Ь哂蓄A(yù)警作用，極大程度上避免了高支模架體施工垮塌事故導(dǎo)致的群死群傷和重大經(jīng)濟(jì)損失。另外對高支模架體施工監(jiān)測數(shù)據(jù)的進(jìn)行計(jì)算與分析，可實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整高支模施工方案，有效提高架體材料的合理性，保證施工全過程的安全。