大截面現澆梁高支模監測系統設計實施分析

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

山西平舒煤業溫家莊礦井翟下莊分區進風立井井塔工程，東西向 21.2 m，南北向 24.6 m，地下 1 層，地上 6 層，結構高度為 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，最大線荷載達到137.5 kN/m，屬于超限結構，是施工活載最大的部位，確定為本次監測對象。

2 監測監控系統設計

2.1 系統功能

基于高支模事故原因，系統主要監測高支模關鍵點的模板沉降、立桿軸力、立桿傾斜等參數，通過無線采集數據實時查看監測數據，當澆筑過程中各監測參數超過報警時，系統自動報警;通知現場人員排查安全隱患。

2.2 主要設備

2.2.1 智能無線數據采集主機

智能無線數據采集儀主要應用于現場無線采集監測傳感器的數據，并將數據推送到系統數據平臺，可現場用于高大模板支護體系的施工安全檢測。

2.2.2 智能無線數據采集終端

智能無線數據采集儀主要應用于監測過程中傳感器數據的無線采集與傳輸;可采集模擬信號、電壓信號、電流信號，內置高精度傾角儀等，將數據傳輸到監測主機。

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、適應性好等特點。

2.2.4 立桿軸壓傳感器

主要用于監測高支模立桿軸力，與采集終端鏈接，無線采集。

2.3 技術參數

監測設備技術參數表見表1。

3 監測實施

3.1 監測監控系統布置原則

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澆梁跨中等荷載較大、模板沉降較大的部位;測點布置在梁跨度方向，當跨度不大于9 m時應至少在1/2跨位置，大于9 m時應在1/4，1/2，3/4位置布置測點;每個監測面應布置1個支撐沉降、1個立桿軸力、1個傾角傳感器。

表1 監測設備技術參數表

3.2 監測點布置設計

對第五層標高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)進行監控，共計布置6組監控設備。圖1中圓點為監控監測點。

圖1 監控監測點布置圖

3.3 設備調試及安裝

3.3.1 調試

智能無線數據采集主機即手持式主機，開機后按照電腦提示操作依次輸入工程名稱、部位等各項參數后啟動監控，指示燈變為綠色即可。

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。智能無線數據采集終端(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據線相連。將一臺立桿軸壓傳感器、一臺高精度拉繩式位移傳感器、一臺智能無線數據采集終端(傾角儀)合并為一組監控設備。

3.4 預警值及報警值設置

3.4.1 設置依據

立桿軸力:其預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JGJ 162—2008建筑施工模板安全技術規程，公式如下架自重標準值G1k(kN/m2):0.5;新澆筑混凝土自重標準值G2k(kN/m3):24;混凝土梁鋼筋自重標準值G3k(kN/m3):1.5;施工荷載標準值Q1k(kN/m2):4;永久、可變分項系數: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:監測報警值可根據 JGJ 162—2008建筑施工模板安全技術規程，4.4.1第3條，支架的壓縮變形或彈性撓度，為相應的結構計算跨度的1/1 000;桿件傾角:監測報警值根據JGJ 300—2013建筑施工臨時支撐結構技術規范，表 8.0.9，水平位移位移量:H/300，折算角度為 0.2°。

3.4.2 預警值和報警值的設置

根據模板工程專項施工方案及設置依據，各監測參數的預警值和報警值設置詳見表2。

3.5 監測頻率

監測頻率:在澆筑混凝土過程中應實時監測，監測頻率20 min～30 min一次;在混凝土初凝前后及混凝土終凝前實時監測;終凝后的監測頻率為每天一次。當出現下列情況之一時，立即啟動安全應急預案:監測數據達到報警值時;支撐結構的荷載突然發生意外變化時;周邊場地出現突然較大沉降或嚴重開裂的異常變化時。

4 監測結果分析

4.1 監測具體情況

本次實時監測(北京時間)自2019年8月2日9:45分開始，2019年8月4日8:20分結束，共47 h。監測結果見表2。

4.2 監測結果分析

4.2.1 異常數據分析

表2 實測數據及監測結果

6號點剛開始監測時，20 min后數據采集終端顯示為離線狀態，離線時間持續10 min后恢復正常但監測數據未被設備記錄。分析其原因是由于傳輸信號問題導致數據異常。

4.2.2 預警值及報警值數據分析

3號點軸力預警監測點在2日13:55分時數值逐步遞增至9.5 kN，預警后立即停止對其混凝土澆筑并查看現場，發現是由該位置混凝土澆筑分層厚度較大導致。分析其原因是由于泵管澆筑位置移動過慢導致分層厚度較大。

4號點模板沉降監測點在2日13:43分時突變為14 mm，現場立即停止對其混凝土澆筑并查看現場，發現模板拼縫漏漿滴落在沉降監測拉線上造成監測值突變，經過清理后恢復正常。

4.3 監測整體分析

立桿軸力、桿件傾角、模板沉降除去異常、報警、預警值外其余所有測點的數據均為平穩上升至一個穩定值，且一直穩定至澆筑結束。

5 結語

本次應用自動化程度高、儀器精度高、可靠性好，產生了較大的社會效益、經濟效益，特別是安全效益更為顯著，隨著時代進步，監測監控系統必然會得到更為廣泛普遍的推廣應用，希望本文能起到拋磚引玉的作用。