厚板防辐射混凝土高支模监测施工技术

林世嘉

（田中建建设发展有限公司 351 100）

1 工程概况

1.1 项目概况

莆田市妈祖重离子医院工程总承包项目位于莆田市湄洲湾北岸经济开发区。工程分为两期，总用地面积约33354 平方米（约50 亩）；一期包括重离子治疗中心及硼中子治疗中心，总建筑面积45180.35 平方米（地上16380.03m2，地下28800.32 m2）；二期包括质子治疗中心及肿瘤研究中心，总建筑面积50385 平方米（地上30722.58 m2，地下19662.42 m2）。

1.2 高支模概况

妈祖重离子医院工程具体以板厚＞250mm、梁截面面积＞0.50 m2以上部位、层高8m 以上的区域、跨度大于18m 的区域的支撑体系作为本高大模板方案的具体实施区域。项目经过前期的策划和方案编制，最终进行专家论证并修改，定下了具体的高支模专项施工方案：

（1）普通地下室区域负二层采用盘扣式支撑架体系；

（2）普通地下室区域负一层及普通设备区域采用钢管式支撑架体系；

（3）设备区域重离子Gantry 治疗室顶板厚度达3.5m，同时支撑高度达23m，设计与施工难度较大。区域封闭性强，不易于材料拆除转运，正常施工立杆间距小，局部加密，搭设与拆除难度高，施工周期较长。因此经过多方案比选，采用了塔吊标准节+钢构+盘扣架支撑体系的特殊高支模支撑系统。

2 高支模监测重难点

（1）监测频率：传统上，对高支模的监测通过提前预埋基准观测点的方法人工监测，监测周期一般为0.5～1h 一次，监测周期过长，在架体预压阶段及混凝土浇筑时段若不能及时了解支撑体系的变化状态并及时预警，易导致事故发生；

（2）监测内容：高支模监测内容，需要依据现有的规范中有关位移和内力监测要求，从而保证高支模监测满足行业和现场实际需求；

（3）信号传输：高支模现场施工环境复杂，传感器与采集设备无线信号的有效传输是重点。

3 高支模监测施工技术

3.1 监测技术目标

（1）针对项目现场的差异性，按监测子项模块化处理，统一数据处理方式和数据传输协定，实时监测并统一系统组织构架，增加可复制性，为大规模推行提供简便易用的措施；

（2）监测系统将有很高的自动化程度，覆盖施工的全部过程，并且数据与分析一体化，并提供后台及云端整合计算功能。通过分析，为施工方案的实施提供数据化指导和验证，及时发现支撑体系存在的薄弱点并对安全性能提出评价和预警，确保高支模体系的稳定可靠。

3.2 监测施工技术

设备区域重离子Gantry 治疗室采用了塔吊标准节+钢构+盘扣架支撑体系的特殊高支模支撑系统，因支撑顶板厚度达3.5m、支撑高度达23m，针对这一区域的重点监测是监测方案设计的初衷。高支模监测参数按照相关技术规范要求包括：水平位移、模板沉降、立杆轴力、杆件倾角。监测方法采用实时监测方法，监测阶段包括高支模的预压及混凝土浇注过程。

3.2.1 立杆轴力监测

支撑架构造一般较为单一，若轴力过大则有可能影响结构稳定性，从而导致意外事故。因此高大模板的监测必须对立杆轴力采取重点措施。拟采用轴力传感器对高支模进行监测，剪刀撑、受力较大等关键部位共布设21 个轴力传感器进行立杆内力监测，可以根据施工实际需求调整点位。

表3.2.1 立杆轴力监测系统技术指标

3.2.2 杆件倾角监测

支撑架倾斜过大对于结构稳定性影响重大，不利于施工安全。因此必须对高支模支撑体系的杆件倾斜采取实时监测。拟采用无线节点（含测斜功能）对高支模进行监测，倾斜监测布设在立杆上，主要为对应剪刀撑处，共采用42 个无线节点（含测斜功能）进行测试，可以根据施工实际需求调整点位。

表3.2.2 杆件倾角监测系统技术指标

3.2.3 监测数据采集与预警

支撑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。暂定每隔10s 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。监测限值可依据相关规程、工程的专项方案、专家论证意见和参考预压情况确定，由施工和监理等单位确认。预警值可取报警值的0.8 倍。

表3.2.3 监测报警值

3.2.4 监测数据传输及系统供电

监测系统采用无线传输，位移传感器、称重传感器、声光报警器均通过M12 航插直连节点，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，因为施工工地有施工用电，监测期主要是施工期，考虑到监测周期较短，且现场环境复杂，采用便携式一体机，内置锂电池供电，续航时间＞4H，且可实现市电供电，系统所有传感器节点的数据采样频率为0.1Hz～1Hz，具备系统所有节点工况实时数据（通信丢包率、电池电量的统计等）信息的展示功能，外形尺寸要求不大于280mm*350mm*180mm，可使用公模外壳，一体机工作温度要求为-10℃～+60℃，显示器要求8”4:3LCD触摸屏，分辨率800×600 以上。

3.2.5 监测系统预警功能

监测系统在传统数据采集和传输的功能上，推行软件预警及信息预警功能。

1）软件预警功能预警阈值的设定是根据结构的模型分析及结构监测的历史经验中配置得来的。阈值的设定需要基于大量监测数据的分析，根据建立的数据库中积累的不同结构的监测数据，作为阈值设定的参考和依据。由于高支模体系的工作状态变化性大，环境复杂，需设置多级阈值标准以满足各类情况，用户也可以访问历史的预警信息。

2）短信报警可根据用户设置的级别进行发送手机预警信息，用户可自行添加报警时通知的用户，分级别发送预警信息。根据用户添加不同的报警等级，系统会自动按照报警的级别进行短信发送，例如：配置报警等级为一级，系统所有的报警都会进行发送给此用户，例如用户配置报警等级为二级，只有系统发生黄色预警（二级预警）的时候才会发送到此用户。

3.2.6 监测报告

1）为保证成果真实可靠，自动化监测软件直接记录。

2）按规定采集监测数据后应立即汇报监测电子报表。报表内容主要包括监测分项、允许值范围、报警值、数据分析整理、变形-时间曲线、以及监测结果概述等。

3）资料整理中，除对各单项监测结果进行趋势分析和变化反馈，应及时分析各类测点之间内在联系，辨别可能存在的险情。

4）在混凝土浇筑期间，当监测数据接近到预警值时，应立即通知各相关方面，施工方应停止施工作业，协助各相关部门做好应对措施。

5）每个施工段做完后7d 内提供监测成果报告。内容包括：监测点平面图，监测依据及说明，监测成果及统计报表，监测曲线图，监测实时数据，同时结合结构工作状态，进行分析研究，为下区段监测提供参考。同时整个监测阶段结束后提交最终监测成果报告，报告对整个监测过程进行分析验证，并提出具体的最终监测结论。

4 结语

高支模监测作为高大模板支撑体系施工技术的重要组成部分，对保证模板工程施工质量和过程安全具有深远意义和关键影响。相对于传统人工基准监测，文章所论述的监测施工技术在提供更精确数据及更密集频率的前提下，还进一步提高了信息化及自动化技术在工程项目中的运用，使得高新电子系统和传统模板施工技术有效结合，相辅相成。在时代背景和国家大力促进的推动作用下，高支模监测技术逐步摆脱了传统路线，迎来了新的机遇和挑战。而文章所论述的监测施工技术能提供一定的引向作用，有着更广泛的运用场景和推行价值。