高大支模工程項目施工監測技術分析

劉修橋 林興立

（廣州翰南工程技術有限公司，廣東 廣州 411423）

0 引言

高大支模支撐系統是指建設工程施工現場混凝土構件模板支撐高度超過8m，或搭設跨度超過18m，或施工總荷載大于15kN/m2，或集中線荷載大于20kN/m的模板支撐系統。由于高大支模施工的復雜性，安全問題尤為突出，在歷年建筑工程施工中，由于模架體系失穩倒塌造成群體傷亡性事故并不鮮見，不僅嚴重危害施工安全，對企業也造成了巨大的損失[1]。

在人們追求建筑的大空間、大跨度、特殊大造型中，高大支模工程在建筑工程中越來越常見，對其技術要求及安全風險控制要求也越來越高。為了控制該類工程安全事故的發生，《國務院辦公廳關于促進建筑業持續健康發展的意見》（國辦發[2017]19號）文中提出“強化對高支模等危險性較大工程的管理；推進信息技術與安全生產深度融合，加快建設建筑施工安全監管信息系統”、《廣州市住房和城鄉建設委員會關于全市危險性較大的混凝土模板支撐工程和承重支撐體系推進自動化安全監測工作的通知》（穗建質[2017]1006號）要求“全市范圍內新施工的高大支模工程必須進行自動化監測”、廣東省住建廳發布省標《高大模板支撐系統實時安全監測技術規范》（DBJ/T 15-197-2020）表明自動化監測勢在必行。本文對廣東揭陽市某高大支模工程項目所用施工監測技術進行分析。

1 工程概況

廣東揭陽市某倉庫工程總基底面積48468.99m2，總合層面積：69640.14m2。地塊包含1#倉庫，2#倉庫，3#倉庫，門衛室1，門衛室2。3#倉庫首層支撐高度9.7～11m，板厚為150mm，梁有800×1300和400×1100，天面層梁支撐高度9.145m，梁400×1100。車道0～11m，梁有800×1300和400×1100。支撐高度和梁集中線荷載均屬于超過一定規模的危險性較大的分部分項工程范圍，屬于高大模板工程。

該工程首層地基處理層為中密碎石回填土，回填土上做250厚水泥穩定層，往上再澆70厚C20素混凝土墊層。首層落地支架基礎類型為中密碎石回填土，回填土做250厚水泥穩定層，往上再澆70厚C20素混凝土墊層，二層落地支架基礎類型為C35混凝土板面150mm。高大支模區域采用Ф48.3×3.0扣件式鋼管梁支撐系統進行計算，并取梁800×1300、400×1100和板厚150支撐系統進行受力驗算[2]。

該工程高大支模的特點是：單層面積大（約18500m2），支撐搭設高(9.7～11m)，梁集中線荷載超過20kN/m。

2 高大支模板的施工

該工程采用膠合板和木方的模板體系，模板一般散支散拆，以適應尺寸變化較多的要求。

2.1 梁底模板施工

先在柱上彈出軸線、梁位置線和水平控制標高線，按設計標高調整扣件式鋼管腳手架可調頂托的標高，將其調至預定的高度，然后在可調頂托的托板上安放鋼管。固定鋼管后在其上安裝梁底龍骨。龍骨安裝完成后，用膠合板安裝梁底模板，并拉線找平。對跨度不小于4m的現澆鋼筋混凝土梁、板，其模板應按設計要求起拱；當設計無具體要求時，起拱高度宜為跨度的1L/1000～3L/1000。主、次梁交接時，先主梁起拱，后次梁起拱。

2.2 梁側模板施工

根據墨線安裝梁側模板、壓腳板、斜撐等。梁側模板制作高度根據梁高及樓板模板碰旁或壓旁來確定。

為了防止梁身不平直、梁底不平及下撓、梁側模炸模、局部模板嵌入柱梁間，拆除困難的現象，可采取如下措施：

（1）支模應遵守側模包底模的原則，梁模與柱模連接處，下料尺寸一般應略為縮短。

（2）混凝土澆筑前，模板應充分用水澆透?；炷翝仓r，不得采用使支撐系統產生偏心荷載的混凝土澆筑順序，泵送混凝土時，應隨澆隨搗隨平整，混凝土不得堆積在泵送管路出口處。

2.3 樓板模板施工

（1）樓板模板設計要求：底樓模板18mm,第一層龍骨(次楞)采用單枋b=80mm，h=80mm,間距350mm；第二層龍骨(主楞)采用雙鋼管Φ48×3.0。

（2）樓板模板施工方法：模板從四周鋪起，中間收口。壓邊時，角位模板通線釘固。樓面模板鋪完后，認真檢查支架是否牢固，做到板面平整，接縫規范，整個模板面整潔無雜質。模板安裝后應清掃干凈，并經分項驗收合格才進行下一道工序施工。

3 高大支模工程項目施工監測技術分析

根據現行的國家法律/規范、專家對方案的評審意見、委托方的委托要求等，結合項目施工進度情況，分批次逐步布設各監測傳感器。該高大支模的監測共布設54組傳感器,每組均包含：支架水平位移、模板豎向位移(沉降)、立桿軸力及立桿傾斜4個參數。

3.1 監測點布設

根據該工程委托方提供的施工方的《高支模專項施工方案》（以下簡稱《專項施工方案》），本實時監測方案確定的高大支模關鍵部位及薄弱部位為：

（1）現澆梁板跨中承受豎向荷載較大的立桿；

（2）現澆梁板沉降較大的部位；

（3）能反映高大支模體系整體水平位移的部位。

監測點布設情況見表1。

表1 監測點的布設情況

3.2 監測方法

該高大支模采用自動化監測技術予以實施。各類傳感器均獨立供電、組網、傳輸等，均互不干擾，任一傳感器出現異?；蚬收系葘φ麄€自動化監測體系不造成整體影響。該自動化監測通過云平臺可實現遠程監控、分級管理。

高大支模監測系統整體采用監測節點～云平臺架構，平臺主要由智能傳感器（采用4G DTU+監測傳感器獨立組合）、云服務器（采用B/S架構集中管理）及服務端系統（通過賬號及密碼登入及操作等）組成，見圖1。

圖1 高大支模監測系統示意圖

3.3 監測周期及頻率

（1）高大支模自動化變形監測周期：自高大支模體系搭設時或樓面鋼筋綁扎完畢后且在混凝土澆筑之前開始，至混凝土澆筑完成后現場施工機械、人員清場后不少于5h且監測數據無明顯增大變形時結束監測。

當出現下列情況之一時，應連續監測：監測數據達到或超出報警值；混凝土澆筑施工作業出現異常；高大支模支撐體系及其地基出現異常情況；行業或同類經驗認為有必要進行加密監測的情況。

（2）監測頻率：根據相關規范要求，并考慮到高大支模出現風險的突發性及參考有關規范，該工程的監測系統平臺采用高頻次監測模式，即≥2次/min。儀器內部頻率按5s采集一次。

3.4 監測結果分析

該工程共分了10個區域進行澆筑，自動化監測累計共分10次進退場。由于該工程單次澆筑面積較大（部分超過5000m2/次），每次進場從自動化監測設備安裝、數據采集、結束監測，最后到拆除自動化監測設備均超過48h，部分測點超72h。在單次澆筑如此大面積、長周期的情況，現場傳感器的安裝效率及供電均是一大挑戰，尤其是整體高大支模的風險把控更是讓人擔心。

根據現場自動化監測結果，本文僅挑選出部分具有代表性的數據進行整理、分析：

（1）由圖2可知，隨著混凝土的澆筑荷載逐漸增加，支架水平位移也逐漸明顯，但變形曲線較為平緩，體現了支架體系的搭設較合理，各立桿、橫桿及斜撐發揮了較好的效果，整個體系的穩定性較好。

圖2 支架水平位移隨時間變化曲線圖

（2）由圖3可知，多個測點出現超出預警但未達到報警，表明支撐的主楞受力良好，支撐立桿頂托到位，立桿頂部支撐面強度足夠。

圖3 模板豎向位移（沉降）隨時間變化曲線圖

監測點出現預警時，立馬啟動預警機制，現場監測隨之進入應急狀態。自動化監測平臺發出報警提示、主要人員手機收到預警短信、現場聲光報警三項同步預警，同時立即與委托、監理及施工等參建人員進行電話溝通，在各方緊急排查后，對現場進行加固后重新組織人員繼續施工。

（3）由圖4可知，隨著施工的進展和混凝土自重荷載的添加，立桿軸力出現明顯的階梯式變形后又立馬趨于平緩，表面支撐體系與模板緊密相連，頂托及接地桿均到位，支撐體系中立桿剛度及強度均滿足要求。

圖4 立桿軸力隨時間變化曲線圖

（4）由圖5可知，隨著混凝土自重荷載及施工震動等，立桿傾角在某一定時間內出現“腦電波”式的震動，表面支撐體系受到施工影響較明顯，尤其是對施工震動更為顯著。

圖5 立桿傾角隨時間變化曲線圖

4 結束語

總結該高大支模工程自動化安全監測工作，筆者認為：

（1）任何一個項目的順利開展均離不開管理，一個好的管理措施往往能杜絕很多安全隱患，通過對施工規范化程度進行控制，全方面提升施工安全以及加強施工質量管理，從而更有效地規范高大支模體系的施工，提高整個工程的施工質量和安全。

（2）高大支模工程項目施工監測更重要的是在于及時性，只有通過實時了解工程的變形狀態，才能更早地進行預判，并為后續的施工措施等爭取時間。利用信息化技術及早發現險情或隱患，對保障施工安全起到關鍵性的作用。

（3）無論是常規監測還是自動化監測均只是一種監測方式，監測技術的提升固然使監測越來越高效，但監測人員本身素質發展更是決定了整個行業的前景。只有堅持不懈地培養良好專業素質，提升自己的使命感、責任感，在工作中專心致志，技術上精益求精，才能防患于未然，避免突發意外。