探索高支模安全监测预警技术

刘四清

【摘要】日新月异的现代社会中，随着城市建设步伐加快，高楼大厦如雨后春笋般一样亭亭玉立，高速铁路、地铁、机场同时也全面进入人民生活视野。我们的城市建设总是离不开混凝土结构，混凝土结构一般是采用满堂支架和模板工程（碗扣式或盘扣式脚手架、钢（或木）模板）施工，在施工过程中如何确保高支模安全施工是参建单位的安全管理重点，对其进行安全监测预警是提前做好风险预防重要控制措施。

【关键词】高支模;安全监测;预警

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

10.126

1、高支模安全监测技术意义

依据住房城乡建设部（2018）37号及建办质（2018）31号规定混凝土模板支撑工程：搭设高度8m及以上、或搭设跨度18m及以上，或施工总荷载（设计值）15kN/m2及以上，或集中线荷载（设计值）20kN/m及以上属于超过一定规模的危险性较大的分部分项工程。

以上支架模板工程（简称：高支模）的施工安全状况关系着工程的人员财产安全，因此，我们在施工中引进了高支模在线监控预警系统，系统采用无线传输，位移传感器、称重传感器、声光报警器均通过采集设备无线信号连接，测斜功能则采用节点内部模块电路实现系统内节点通过无线与主机通信，数据在主机软件完成展示及监测过程，并在出现超限时及时报警并消除安全隐患，提前做好风险预防的重要手段。结合运用视频监控、BIM技术及智慧工地，使得高支模在线检测更加全面、可控、有效，更能预判风险，提前规避，实现安全更规范。

2、高支模安全监测技术方案

2.1 监测内容选取

高支模监测内容的选取遵循行业技术规范《建筑施工临时支撑结构技术规范》JGJ 300-2013 中明确对高支模的位移和内力作为监测内容：高支模监测参数包括：整体水平位移、模板沉降、立杆轴力、杆件倾斜，监测方法：积极采用实时监测方法，监测阶段：包括高支模的预压、混凝土浇注过程。基于以上原则对高支模的监测内容为：（1）支架模板竖向沉降;（2）支架模板立杆轴力;（3）支架杆件倾斜。

2.2 监测点位的选取原则

行业规范中对位移监测点位选取要求：每个支撑结构应设基准点;在支撑结构的顶层、底层及每5步设置位移监测点;监测点应设在角部和四边的中部位置。行业规范中对内力监测点位选取要求：单元框架或单元桁架中受力大的立杆;单元框架或单元桁架的角部立杆宜布置测点;高度区间内测点数量不应少于3个。

高支模的监测测点和位置在遵循行业规范要求外，还应综合考虑监测目的、监测对象、监测方法、监测成本及周边环境，现场管理者要用最经济的监测方法，根据周边环境对监测点位进行布置来完成对目标对象的监测。

对于支架立杆的轴力监测，一般选取横梁的交汇处进行监测，从而实现对结构的主要受力节点的监测。支架的变形，通过对支架的沉降和倾斜进监测。由于支架较高，往往在上部结构的位置变化最为明显。因此选取测点应选取较靠上的杆件，但不宜选取最上方的杆件进行仪器安装，以免影响工人正常施工作业。

2.3模板沉降监测

2.3.1 监测方法

对于目前市场上的自动化测量，采用拉线位移计完成沉降的测量。拉线位移计一般量程可以根据要求选取，所以采用牵引线方式来完成整个位移的测量。

2.3.2 模板沉降监测设备（图一）：位移传感器（FS-SDV20-50A）量程：0.0mm-50mm精度：±0.5mm工作温度：-20℃-55℃信号输出：RS485输出。

2.3.3 点位布设

沉降监测点布设在中间承重的高大模板的跨中至少需布置1个测点。每段整个沉降监测点位布设5个测点。

2.4立杆轴力监测

2.4.1 监测方法

高支模的支架大多采用碗扣式或盘扣式的钢管构成。碗扣式或盘扣式钢管作为长细结构，若轴力过大，则有可能造成结构失稳，从而釀成安全事故。因此，对于立杆的轴力进行监测至关重要，通过轴力计对结构的轴力进行监测。

2.4.2 立杆轴力监测设备（图二）：称重传感器（FS-LCS-C3-D），综合精度：0.03%F.S灵敏度：2mV/V防护等级：IP68 可选量程：0～150kN。

2.4.3 点位布设

为了方便后续数据分析，轴力监测断面两头立杆上，每段一般设置2个轴力监测点。

2.5杆件倾斜监测

2.5.1 监测方法

在脚手架使用过程中，支架倾斜过大极易造成支架坍塌。因此需要对支架的倾斜进行实时监测，一旦发现支架的倾斜过大，则采取措施，保证结构和人员的安全。对杆件的倾斜监测采用盒式固定测斜仪。可以对x，y两个方向的倾斜进行实时监测。

2.5.2 杆件倾斜监测设备（图三）：测斜仪（MMA8451Q），X、Y双方向

量程：±30°精度：±0.1°节点内置。

2.5.3 点位布设

为了方便后续数据分析，倾斜监测布设在两头的立杆上来监测杆件倾斜。

2.6 预警数据采集

由于支架体系的破坏非常迅速，对采集频率要求较高，可以根据支架的实际工作状态设置采集时间，一般是每隔05～1小时采集一次，当采集到的数据超出预警阈值时，可增大采集频率，保证对结构的安全实时预警，起到防患于未然的作用。

2.7预警值确定

监测报警值可根据《建筑施工临时支撑结构技术规范》JGJ300-2013，8.0.9条内容：监测报警值应采用监测项目的累计变化量和变化速率值进行双控，（累计变化量和变化速率双控均超过控制值70%或双控指标之一超过85%为黄色预警，双控均超过控制值85%或双控指标之一超过100%为橙色预警，双控均超过控制值100%或双控指标之一超过150%为红色预警，）并应满足表8.0.9规定：

2.8系统预警功能

2.8.1管理软件预警

预警阈值的设定是根据各行业规范（公路、市政、房屋建筑工程等）来确定预警值，结合以往的监测施工经验中配置得来的;由于高支模的工况变化复杂，需设置黄、橙、红色的预警模式以应对不同的工况，根据不同等级进行预警上报且防止漏报误报等情况。

2.8.2短信报警

短信报警可根据用户设置的黄、橙、红色不同级别进行预警传送，系统会自动按照报警的级别进行短信发送。

结语：

总之开展高支模安全监测是危险性较大的分部分项工程风险管控的重要手段，该监测方法适用于公路、市政、房屋建筑工程等各行业的支架模板工程，各参建单位要充分认识到对高支模安全监测的重要性，进一步增强安全风险管控意识，坚持全面识别切实做好高支模的风险防控工作，提前消除各类安全隐患，有效遏制安全事故的发生。

参考文献：

[1]建筑施工临时支撑结构技术规范JGJ300-2013.

[2]《危险性较大的分部分项工程安全管理规定》住建部令第37号.

[3]建办质〔2018〕31号住房城乡建设部办公厅关于实施《危险性较大的分部分项工程安全管理规定》有关问题的通知.