高大模板支撑架体数字化实时监测技术

□文/辛 炜

1 技术背景

传统高支模架体监测方法存在不及时性和单一性等问题，无法对高支模架体进行连续性、实时监测，导致监测人员难以及时预测高支模架体在混凝土浇筑期间存在的各种风险，也无法及时、直观的了解高支模架体在施工过程中的状态变化，出现异常情况时，无法及时上报和采取相应的应急处理措施。

新型的数字化监控系统可以远程控制，操作人员不进入危险区域，用自动化数字监测设备对高支模系统进行实时连续监测，消除了传统监测方法的弊端，操作简便。

2 技术特点

采用新型的数字化监控系统，在混凝土浇筑过程中对高大模板支撑架体的轴力、位移和倾角进行实时监测并通过电脑端和手机APP端实时监控、分级预警，具有监测参数全面、实时采集参数、监测管理直观、监测响应及时等优点，以避免高支模安全事故的突发所造成的生命及财产安全。

1）监测参数全面：实时监测系统对高支模架体模板沉降、立杆轴力、立杆倾角、支架整体水平位移等参数进行监测，可做到对高支模系统的整体性监测。

2）实时采集参数：实时监测系统实现了监测参数数字化、高频次的自动采集、传输、存储。

3）监测管理直观：对实时监测数据进行自动分析、储存与查询，实现了监测的信息化管理。

4）监测响应及时：实时监测系统对超限监测参数进行自动报警，实现了实时监测险情的快速响应。

5）安全性能高：智能化数字监测可以提高安全性，远程控测可以保障让操作人员远离危险区域，保证人员在监控过程中的生命安全。

3 技术原理

通过安装多种类型传感器，监测数据经过无线网络上传到服务器，运用外网登录服务器，实现测点数据实时监测功能。实时导出和分析数据，若数据波动较大，会弹出报警信息并发出报警信号，实现风险的事前预防。见图1。

图1 技术原理

4 工艺流程

支架搭设→布置监控点→安装传感器→组网采集→实时存储→数据处理→无线传输→风险预警。

5 施工要点

5.1 监控部位布置原则

根据高支模支架系统的受力特点，应对其关键部位或薄弱部位的支架沉降、位移、倾角、内力等参数进行实时监测：监测点设在跨度较大的主梁跨中、双向板板中以及其他重要构件承受荷载较大或稳定性较差的部位。

5.2 监测过程

5.2.1 测点布置原则

1）以既有混凝土柱、剪力墙等固定结构为参考点，设置水平位移传感器，监测高支模支架的整体水平位移。

2）以支模体系地面为参考点，在梁底、板底模板安装竖向位移传感器，监测模板沉降。

3）选取荷载较大或有代表性立杆，在立杆顶托和模板间安装压力传感器，监测立杆轴力。

4）选取对倾斜较敏感的杆件（如荷载较大或易产生水平位移的立杆），在杆件上安装倾角传感器，监测杆件倾角。

5.2.2 传感器的安装

1）位移传感器。主要用于监测高支模系统的沉降和水平位移，观测点选择在支模系统受力较大的主梁下方，距主梁底部模板0.5～1.5 m的范围内，通过杆件将观测点引到支撑地面，位移传感器置于观测地面。

2）压力传感器。通过方案计算书确定支架系统中受力最大即最危险的杆件截面处，将无线压力传感器采用磁盘吸附于钢管表面并配合应变计连接使用，监测过程中要防止水和浇筑混凝土时产生破坏。

3）倾角传感器。放置于高支模架体立杆的上端部，通过立杆的倾斜角的测量，计算得到支模系统的水平位移及其倾斜程度。

5.2.3 布设传感器数据线

进行系统初始化设置，调试仪器。

5.2.4 监测周期和频率。

1）监测从模板验收后混凝土浇筑前起，至混凝土浇筑完成后24 h时终止。

2）浇筑之前观测2次作为初始数据。

3）在混凝土浇筑过程中实时监测，监测频率每5～10 min一次并可根据现场需要进行适当调整。

4）浇筑完成后每2 h观测一次，直到24 h为止（或连续两次观测变形值在0.5 mm以内可中止观测）。

5.2.5 监测参数预警值

1）轴力预警值应为立杆的设计计算值。

2）水平位移预警值为支架高度的1/300或近3次读数平均值的1.5倍。

3）倾角预警值根据监测杆件的计算长度和允许变形值确定。

传感器的监测数据通过无线传输设备送至数据采集仪，通过远程PC端或手机APP端实时显示各个测点的轴力、位移和倾角监测值，数据显示直观、及时，监测精度高。一旦各类变形超过设定的预警值，预警模块则会进行相应提示，避免事故的发生。

混凝土浇筑过程中，应密切注意各监测值及变化趋势，发现监测数值变化趋势发生异常时，及时通知相关人员。当监测参数超过预警值时，立即通知现场项目负责人和监理人员，以便及时排除影响安全的不利因素，如有必要，应立即通知现场作业人员停止施工并迅速撤离；待险情排除，经现场项目负责人、项目总监和监督员确认后，方可继续施工。

混凝土浇筑完成后，应连续监测各参数的变化趋势，直至监测参数趋于稳定或到达所预设的监测终止时间，并分析异常值产生的原因。

6 结语

1）应用数字化监控系统可对施工过程进行实时监控，节约人力、物力，同时也减小了现场监测人员的工作强度。

2）数字化监控设备操作简单，易安装，监控完毕后可重复使用，能够有效、方便、安全的对高支模现场实行动态控制。

3）相比传统人工监测方法，数字化监控系统所监测的内容更全面，其监测结果精确度高，对异常情况及超限报警的响应速度快。