高大支模工程项目施工监测技术分析
时间：2023-06-25 09:55:04 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
刘修桥 林兴立
（广州翰南工程技术有限公司，广东 广州 411423）
高大支模支撑系统是指建设工程施工现场混凝土构件模板支撑高度超过8m，或搭设跨度超过18m，或施工总荷载大于15kN/m²，或集中线荷载大于20kN/m的模板支撑系统。由于高大支模施工的复杂性，安全问题尤为突出，在历年建筑工程施工中，由于模架体系失稳倒塌造成群体伤亡性事故并不鲜见，不仅严重危害施工安全，对企业也造成了巨大的损失[1]。
在人们追求建筑的大空间、大跨度、特殊大造型中，高大支模工程在建筑工程中越来越常见，对其技术要求及安全风险控制要求也越来越高。为了控制该类工程安全事故的发生，《国务院办公厅关于促进建筑业持续健康发展的意见》（国办发[2017]19号）文中提出“强化对高支模等危险性较大工程的管理；
推进信息技术与安全生产深度融合，加快建设建筑施工安全监管信息系统”、《广州市住房和城乡建设委员会关于全市危险性较大的混凝土模板支撑工程和承重支撑体系推进自动化安全监测工作的通知》（穗建质[2017]1006号）要求“全市范围内新施工的高大支模工程必须进行自动化监测”、广东省住建厅发布省标《高大模板支撑系统实时安全监测技术规范》（DBJ/T 15-197-2020）表明自动化监测势在必行。本文对广东揭阳市某高大支模工程项目所用施工监测技术进行分析。
广东揭阳市某仓库工程总基底面积48468.99m2，总合层面积：69640.14m2。地块包含1#仓库，2#仓库，3#仓库，门卫室1，门卫室2。3#仓库首层支撑高度9.7～11m，板厚为150mm，梁有800×1300和400×1100，天面层梁支撑高度9.145m，梁400×1100。车道0～11m，梁有800×1300和400×1100。支撑高度和梁集中线荷载均属于超过一定规模的危险性较大的分部分项工程范围，属于高大模板工程。
该工程首层地基处理层为中密碎石回填土，回填土上做250厚水泥稳定层，往上再浇70厚C20素混凝土垫层。首层落地支架基础类型为中密碎石回填土，回填土做250厚水泥稳定层，往上再浇70厚C20素混凝土垫层，二层落地支架基础类型为C35混凝土板面150mm。高大支模区域采用Ф48.3×3.0扣件式钢管梁支撑系统进行计算，并取梁800×1300、400×1100和板厚150支撑系统进行受力验算[2]。
该工程高大支模的特点是：单层面积大（约18500m2），支撑搭设高(9.7～11m)，梁集中线荷载超过20kN/m。
该工程采用胶合板和木方的模板体系，模板一般散支散拆，以适应尺寸变化较多的要求。
2.1 梁底模板施工
先在柱上弹出轴线、梁位置线和水平控制标高线，按设计标高调整扣件式钢管脚手架可调顶托的标高，将其调至预定的高度，然后在可调顶托的托板上安放钢管。固定钢管后在其上安装梁底龙骨。龙骨安装完成后，用胶合板安装梁底模板，并拉线找平。对跨度不小于4m的现浇钢筋混凝土梁、板，其模板应按设计要求起拱；
当设计无具体要求时，起拱高度宜为跨度的1L/1000～3L/1000。主、次梁交接时，先主梁起拱，后次梁起拱。
2.2 梁侧模板施工
根据墨线安装梁侧模板、压脚板、斜撑等。梁侧模板制作高度根据梁高及楼板模板碰旁或压旁来确定。
为了防止梁身不平直、梁底不平及下挠、梁侧模炸模、局部模板嵌入柱梁间，拆除困难的现象，可采取如下措施：
（1）支模应遵守侧模包底模的原则，梁模与柱模连接处，下料尺寸一般应略为缩短。
（2）混凝土浇筑前，模板应充分用水浇透。混凝土浇筑时，不得采用使支撑系统产生偏心荷载的混凝土浇筑顺序，泵送混凝土时，应随浇随捣随平整，混凝土不得堆积在泵送管路出口处。
2.3 楼板模板施工
（1）楼板模板设计要求：底楼模板18mm,第一层龙骨(次楞)采用单枋b=80mm，h=80mm,间距350mm；
第二层龙骨(主楞)采用双钢管Φ48×3.0。
（2）楼板模板施工方法：模板从四周铺起，中间收口。压边时，角位模板通线钉固。楼面模板铺完后，认真检查支架是否牢固，做到板面平整，接缝规范，整个模板面整洁无杂质。模板安装后应清扫干净，并经分项验收合格才进行下一道工序施工。
根据现行的国家法律/规范、专家对方案的评审意见、委托方的委托要求等，结合项目施工进度情况，分批次逐步布设各监测传感器。该高大支模的监测共布设54组传感器,每组均包含：支架水平位移、模板竖向位移(沉降)、立杆轴力及立杆倾斜4个参数。
3.1 监测点布设
根据该工程委托方提供的施工方的《高支模专项施工方案》（以下简称《专项施工方案》），本实时监测方案确定的高大支模关键部位及薄弱部位为：
（1）现浇梁板跨中承受竖向荷载较大的立杆；
（2）现浇梁板沉降较大的部位；
（3）能反映高大支模体系整体水平位移的部位。
监测点布设情况见表1。
表1 监测点的布设情况
3.2 监测方法
该高大支模采用自动化监测技术予以实施。各类传感器均独立供电、组网、传输等，均互不干扰，任一传感器出现异常或故障等对整个自动化监测体系不造成整体影响。该自动化监测通过云平台可实现远程监控、分级管理。
高大支模监测系统整体采用监测节点～云平台架构，平台主要由智能传感器（采用4G DTU+监测传感器独立组合）、云服务器（采用B/S架构集中管理）及服务端系统（通过账号及密码登入及操作等）组成，见图1。
图1 高大支模监测系统示意图
3.3 监测周期及频率
（1）高大支模自动化变形监测周期：自高大支模体系搭设时或楼面钢筋绑扎完毕后且在混凝土浇筑之前开始，至混凝土浇筑完成后现场施工机械、人员清场后不少于5h且监测数据无明显增大变形时结束监测。
当出现下列情况之一时，应连续监测：监测数据达到或超出报警值；
混凝土浇筑施工作业出现异常；
高大支模支撑体系及其地基出现异常情况；
行业或同类经验认为有必要进行加密监测的情况。
（2）监测频率：根据相关规范要求，并考虑到高大支模出现风险的突发性及参考有关规范，该工程的监测系统平台采用高频次监测模式，即≥2次/min。仪器内部频率按5s采集一次。
3.4 监测结果分析
该工程共分了10个区域进行浇筑，自动化监测累计共分10次进退场。由于该工程单次浇筑面积较大（部分超过5000m2/次），每次进场从自动化监测设备安装、数据采集、结束监测，最后到拆除自动化监测设备均超过48h，部分测点超72h。在单次浇筑如此大面积、长周期的情况，现场传感器的安装效率及供电均是一大挑战，尤其是整体高大支模的风险把控更是让人担心。
根据现场自动化监测结果，本文仅挑选出部分具有代表性的数据进行整理、分析：
（1）由图2可知，随着混凝土的浇筑荷载逐渐增加，支架水平位移也逐渐明显，但变形曲线较为平缓，体现了支架体系的搭设较合理，各立杆、横杆及斜撑发挥了较好的效果，整个体系的稳定性较好。
图2 支架水平位移随时间变化曲线图
（2）由图3可知，多个测点出现超出预警但未达到报警，表明支撑的主楞受力良好，支撑立杆顶托到位，立杆顶部支撑面强度足够。
图3 模板竖向位移（沉降）随时间变化曲线图
监测点出现预警时，立马启动预警机制，现场监测随之进入应急状态。自动化监测平台发出报警提示、主要人员手机收到预警短信、现场声光报警三项同步预警，同时立即与委托、监理及施工等参建人员进行电话沟通，在各方紧急排查后，对现场进行加固后重新组织人员继续施工。
（3）由图4可知，随着施工的进展和混凝土自重荷载的添加，立杆轴力出现明显的阶梯式变形后又立马趋于平缓，表面支撑体系与模板紧密相连，顶托及接地杆均到位，支撑体系中立杆刚度及强度均满足要求。
图4 立杆轴力随时间变化曲线图
（4）由图5可知，随着混凝土自重荷载及施工震动等，立杆倾角在某一定时间内出现“脑电波”式的震动，表面支撑体系受到施工影响较明显，尤其是对施工震动更为显著。
图5 立杆倾角随时间变化曲线图
总结该高大支模工程自动化安全监测工作，笔者认为：
（1）任何一个项目的顺利开展均离不开管理，一个好的管理措施往往能杜绝很多安全隐患，通过对施工规范化程度进行控制，全方面提升施工安全以及加强施工质量管理，从而更有效地规范高大支模体系的施工，提高整个工程的施工质量和安全。
（2）高大支模工程项目施工监测更重要的是在于及时性，只有通过实时了解工程的变形状态，才能更早地进行预判，并为后续的施工措施等争取时间。利用信息化技术及早发现险情或隐患，对保障施工安全起到关键性的作用。
（3）无论是常规监测还是自动化监测均只是一种监测方式，监测技术的提升固然使监测越来越高效，但监测人员本身素质发展更是决定了整个行业的前景。只有坚持不懈地培养良好专业素质，提升自己的使命感、责任感，在工作中专心致志，技术上精益求精，才能防患于未然，避免突发意外。
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