厚板防輻射混凝土高支模監測施工技術

林世嘉

（田中建建設發展有限公司 351 100）

1 工程概況

1.1 項目概況

莆田市媽祖重離子醫院工程總承包項目位于莆田市湄洲灣北岸經濟開發區。工程分為兩期，總用地面積約33354 平方米（約50 畝）；一期包括重離子治療中心及硼中子治療中心，總建筑面積45180.35 平方米（地上16380.03m2，地下28800.32 m2）；二期包括質子治療中心及腫瘤研究中心，總建筑面積50385 平方米（地上30722.58 m2，地下19662.42 m2）。

1.2 高支模概況

媽祖重離子醫院工程具體以板厚＞250mm、梁截面面積＞0.50 m2以上部位、層高8m 以上的區域、跨度大于18m 的區域的支撐體系作為本高大模板方案的具體實施區域。項目經過前期的策劃和方案編制，最終進行專家論證并修改，定下了具體的高支模專項施工方案：

（1）普通地下室區域負二層采用盤扣式支撐架體系；

（2）普通地下室區域負一層及普通設備區域采用鋼管式支撐架體系；

（3）設備區域重離子Gantry 治療室頂板厚度達3.5m，同時支撐高度達23m，設計與施工難度較大。區域封閉性強，不易于材料拆除轉運，正常施工立桿間距小，局部加密，搭設與拆除難度高，施工周期較長。因此經過多方案比選，采用了塔吊標準節+鋼構+盤扣架支撐體系的特殊高支模支撐系統。

2 高支模監測重難點

（1）監測頻率：傳統上，對高支模的監測通過提前預埋基準觀測點的方法人工監測，監測周期一般為0.5～1h 一次，監測周期過長，在架體預壓階段及混凝土澆筑時段若不能及時了解支撐體系的變化狀態并及時預警，易導致事故發生；

（2）監測內容：高支模監測內容，需要依據現有的規范中有關位移和內力監測要求，從而保證高支模監測滿足行業和現場實際需求；

（3）信號傳輸：高支模現場施工環境復雜，傳感器與采集設備無線信號的有效傳輸是重點。

3 高支模監測施工技術

3.1 監測技術目標

（1）針對項目現場的差異性，按監測子項模塊化處理，統一數據處理方式和數據傳輸協定，實時監測并統一系統組織構架，增加可復制性，為大規模推行提供簡便易用的措施；

（2）監測系統將有很高的自動化程度，覆蓋施工的全部過程，并且數據與分析一體化，并提供后臺及云端整合計算功能。通過分析，為施工方案的實施提供數據化指導和驗證，及時發現支撐體系存在的薄弱點并對安全性能提出評價和預警，確保高支模體系的穩定可靠。

3.2 監測施工技術

設備區域重離子Gantry 治療室采用了塔吊標準節+鋼構+盤扣架支撐體系的特殊高支模支撐系統，因支撐頂板厚度達3.5m、支撐高度達23m，針對這一區域的重點監測是監測方案設計的初衷。高支模監測參數按照相關技術規范要求包括：水平位移、模板沉降、立桿軸力、桿件傾角。監測方法采用實時監測方法，監測階段包括高支模的預壓及混凝土澆注過程。

3.2.1 立桿軸力監測

支撐架構造一般較為單一，若軸力過大則有可能影響結構穩定性，從而導致意外事故。因此高大模板的監測必須對立桿軸力采取重點措施。擬采用軸力傳感器對高支模進行監測，剪刀撐、受力較大等關鍵部位共布設21 個軸力傳感器進行立桿內力監測，可以根據施工實際需求調整點位。

表3.2.1 立桿軸力監測系統技術指標

3.2.2 桿件傾角監測

支撐架傾斜過大對于結構穩定性影響重大，不利于施工安全。因此必須對高支模支撐體系的桿件傾斜采取實時監測。擬采用無線節點（含測斜功能）對高支模進行監測，傾斜監測布設在立桿上，主要為對應剪刀撐處，共采用42 個無線節點（含測斜功能）進行測試，可以根據施工實際需求調整點位。

表3.2.2 桿件傾角監測系統技術指標

3.2.3 監測數據采集與預警

支撐體系的破壞非常迅速，對采集頻率要求較高，可以根據支架的實際工作狀態設置采集時間。暫定每隔10s 采集一次。當采集到的數據超出預警閾值時，可增大采集頻率，保證對結構的安全實時預警，起到防患于未然的作用。監測限值可依據相關規程、工程的專項方案、專家論證意見和參考預壓情況確定，由施工和監理等單位確認。預警值可取報警值的0.8 倍。

表3.2.3 監測報警值

3.2.4 監測數據傳輸及系統供電

監測系統采用無線傳輸，位移傳感器、稱重傳感器、聲光報警器均通過M12 航插直連節點，測斜功能則采用節點內部模塊電路實現。系統內節點通過無線與主機通信，數據在主機軟件完成展示及監測過程，并在出現超限時及時報警，因為施工工地有施工用電，監測期主要是施工期，考慮到監測周期較短，且現場環境復雜，采用便攜式一體機，內置鋰電池供電，續航時間＞4H，且可實現市電供電，系統所有傳感器節點的數據采樣頻率為0.1Hz～1Hz，具備系統所有節點工況實時數據（通信丟包率、電池電量的統計等）信息的展示功能，外形尺寸要求不大于280mm*350mm*180mm，可使用公模外殼，一體機工作溫度要求為-10℃～+60℃，顯示器要求8”4:3LCD觸摸屏，分辨率800×600 以上。

3.2.5 監測系統預警功能

監測系統在傳統數據采集和傳輸的功能上，推行軟件預警及信息預警功能。

1）軟件預警功能預警閾值的設定是根據結構的模型分析及結構監測的歷史經驗中配置得來的。閾值的設定需要基于大量監測數據的分析，根據建立的數據庫中積累的不同結構的監測數據，作為閾值設定的參考和依據。由于高支模體系的工作狀態變化性大，環境復雜，需設置多級閾值標準以滿足各類情況，用戶也可以訪問歷史的預警信息。

2）短信報警可根據用戶設置的級別進行發送手機預警信息，用戶可自行添加報警時通知的用戶，分級別發送預警信息。根據用戶添加不同的報警等級，系統會自動按照報警的級別進行短信發送，例如：配置報警等級為一級，系統所有的報警都會進行發送給此用戶，例如用戶配置報警等級為二級，只有系統發生黃色預警（二級預警）的時候才會發送到此用戶。

3.2.6 監測報告

1）為保證成果真實可靠，自動化監測軟件直接記錄。

2）按規定采集監測數據后應立即匯報監測電子報表。報表內容主要包括監測分項、允許值范圍、報警值、數據分析整理、變形-時間曲線、以及監測結果概述等。

3）資料整理中，除對各單項監測結果進行趨勢分析和變化反饋，應及時分析各類測點之間內在聯系，辨別可能存在的險情。

4）在混凝土澆筑期間，當監測數據接近到預警值時，應立即通知各相關方面，施工方應停止施工作業，協助各相關部門做好應對措施。

5）每個施工段做完后7d 內提供監測成果報告。內容包括：監測點平面圖，監測依據及說明，監測成果及統計報表，監測曲線圖，監測實時數據，同時結合結構工作狀態，進行分析研究，為下區段監測提供參考。同時整個監測階段結束后提交最終監測成果報告，報告對整個監測過程進行分析驗證，并提出具體的最終監測結論。

4 結語

高支模監測作為高大模板支撐體系施工技術的重要組成部分，對保證模板工程施工質量和過程安全具有深遠意義和關鍵影響。相對于傳統人工基準監測，文章所論述的監測施工技術在提供更精確數據及更密集頻率的前提下，還進一步提高了信息化及自動化技術在工程項目中的運用，使得高新電子系統和傳統模板施工技術有效結合，相輔相成。在時代背景和國家大力促進的推動作用下，高支模監測技術逐步擺脫了傳統路線，迎來了新的機遇和挑戰。而文章所論述的監測施工技術能提供一定的引向作用，有著更廣泛的運用場景和推行價值。