某河中桥墩盖梁高支模自动化监测

封良泉

（广州市吉华勘测股份有限公司）

0 引言

模板支撑体系种类繁多，不管采用何种模板支撑体系，必须确保在混凝土浇筑过程中的安全。近年来，模板支撑体系坍塌事故造成的人员伤亡数占建筑安全事故引起的人员伤亡数比例最高，达到了近40%[1-3]。为了严防模板支撑体系安全事故的发生，广州市规定超过一定规模危险性较大的混凝土模板支撑工程和承重支撑体系（搭设高度8m及以上;搭设跨度18m及以上;施工总荷载15kN/m2及以上;集中线荷载20kN/m 及以上）必须进行高支模自动化监测[4]。自从高支模自动化监测实施以来，取得了显著效果，广州市未产生重大模板支撑系统坍塌事故。

1 工程概况

本工程为市政道路工程，道路总长约1.2km，红线宽度为15m，设计速度20km/h，双向两车道，跨越市区A河，新建1 座跨河桥，桥型为16m+2×20m+16m 预应力砼空心板，16m 空心板梁高0.85m，20m 空心板梁高0.95m，桥梁宽18.6m。

跨河桥设有1#、2#、3#桥墩，1#和3#桥墩位于A河两岸，盖梁底与原地面相差1.5m，盖梁采用地膜施工，即用黄土四周放坡回填（1∶1 放坡）至低于盖梁底标高低于20cm 处，浇筑20cm 厚C20 素混凝土作为梁底受力面。2#桥墩位于河中，盖梁宽1700mm，高1500mm，采用穿心棒法施工，具体见图1、图2：①桥墩施工时，在桥墩相应标高位置预留直径110mm 孔，待桥墩混凝土强度达到100%时，将直径90mm、长2500mm的高强度实心钢棒插入预留孔中作为主梁工字钢支撑点；②为方便拆模，在穿心棒上设置临时支座砂筒，砂筒与钢棒焊接牢固。砂筒采用不薄于10mm 厚的钢管制造砂筒，砂筒底部焊接钢板封堵，在正面留一个螺丝孔并用螺丝梗塞，筒内装入适量细砂，细砂顶搁置略小于砂筒直径的活塞，活塞选择为钢板封口的钢管，使其活塞顶面高于砂筒3cm～5cm。松开底部螺丝放出桶内细砂，到达撤除临时支座的目标，完成梁板系统转换，方便模板拆除；③在砂筒上安装两根长度为20.6m的I56a号工字钢为受力主梁，在主梁工字钢端头开孔，利用φ25 精轧螺纹钢对拉夹紧主梁工字钢，主梁上安装10 号工字钢为分配梁，间距为600mm，分配梁与主梁接触部位用焊接方式，防止分配梁倾倒。分配梁上安装50mm×100mm 的木方为小梁，间距为150mm。④防护栏杆采用Φ48的钢管搭设，在横向分布梁工字钢上每隔1.8m 设一道2m 高的钢管立柱，立柱与工字钢焊接牢固，竖向间隔0.6m 设一道横杆，扫地杆距平台地面高度为18cm。工作平台设在横向分布梁悬出端，离河堤最近位置搭设上下作业安全通道。

图1 穿心棒法及高支模监测仪器安装

图2 高支模监测点平面布设图

2 传统监测方法

2#桥墩盖梁周围没有遮挡，可以在一侧河岸上架设全站仪测量沉降和水平位移，监测点标志采用反射片粘贴在主梁工字钢上，也可以将L 型棱镜用胶水固定或焊接在主梁工字钢上。采用这种传统监测方法虽然可以掌握支撑体系变化情况，但是具有以下几项缺点：①需要通过人工计算才能获得变化值；②数据采集频率低，不能实时获取变化值，监测结果滞后，不能及时预警；③不能同时获取所有监测点变化值；④需要采取其他辅助手段去埋设监测点。

3 自动化监测传感器安装

由于现场条件限制，2#桥墩盖梁的穿心棒法施工，高支模自动化监测测不了轴力，水平位移也不好测，最后只测沉降和倾角。为了测得准确的沉降和倾角变化值，最有效的方法就是在主梁工字钢上焊接Φ48 的钢管，将位移和倾角传感器安装在焊接的钢管上。采用这种方案，需要焊工配合，同时还需要钩机将人送到主梁工字钢附近焊接、装拆传感器，不仅增加费用成本，还浪费时间。为了有效利用现场已有条件，兼顾又能获得准确、可靠的变化数据，最后共布设6 个高支模监测点，具体见图2。现场采用了以下方法安装传感器：①倾角传感器安装在护栏立柱钢管，尽量靠近分布梁。护栏立柱钢管与分配梁工字钢焊接，分配梁又与主梁工字钢焊接，主梁产生倾斜和沉降，会带动护栏立柱钢管产生相应的变化。②沉降传感器安装在护栏扫地杆上。沉降传感器安装好后，需要通过拉绳将传感器钢丝绳固定在参照基准上，由于河中有深水，不能直接将拉线固定到河底地面上，需要绑重物沉到河底，结合现场已有条件，最终决定用细铁丝当拉线，将细铁丝一端绑一个U 型托沉入水底地面，细铁丝另一端绑在沉降传感器钢丝绳上。虽然修建桥墩时采用围堰，不存在淤泥影响，但是有松软土的影响，将U 型托沉入水底时，多次往上拉0.5m～1m后放下去，尽量减小松软土对沉降的影响。

4 现场监测

混凝土浇筑前开始采集初始数据，待数据稳定后进行数据初始化，初始化后采集所得数据，通过软件自动计算，直接将变化量和变化曲线呈现在显示器上。现场监测员应时刻关注各项数据变化值和变化曲线，分析数据变化原因，变化值大时，及时向各参建单位汇报，以便判断支撑结构是否安全、能否继续浇筑混凝土，不能继续浇筑时，该采取何种方法进行加固。

5 数据分析

⑴G1、G2、G3、G4、G5、G6 累 计 沉 降 值 分 别 为-14.9mm、-17.7mm、-14.6mm、11.5mm、-8.3mm、-8.2mm，主要有以下几个原因：①安装砂筒时，西侧桥墩上的砂筒掉到河里，重新装砂后再安装到穿心棒上，重新装砂后的密实度更差，加载混凝土后，该砂筒部位的主梁工字钢、分布梁工字钢、护栏钢管等均会比其他部位沉降更大；②3 个桥墩上砂筒中活塞顶部标高不一致，中间活塞顶部标高更低，施工时在活塞和主梁工字钢之间放置了2 块钢板，活塞和钢板、钢板和钢板、钢板和主梁工字钢都会有缝隙，加载混凝土后，这些缝隙都会消除，最终归算到沉降值中；③3 个桥墩预留孔，北侧比南侧低，重心偏移导致穿心棒北段承受的荷载更大，北侧沉降更大。

⑵受西桥墩砂筒重装砂子、中间桥墩垫2 块钢板双重因素影响，G2 沉降比受单一因素影响的G1 和G3 沉降大。

⑶G4 不是向下沉降，而是向上隆起，应该是以下因素的影响：①东桥墩西侧主梁工字钢承受的混凝土重量比东侧的重，加上主梁工字钢具有一定刚度，会导致东桥墩西侧下沉，东侧向上翘起；②桥墩预留孔北侧比南侧低，重心偏移也会导致北侧下沉，南侧向上翘起；③水流有一定冲击力，使细铁丝不是直的，具有一定弧度，带动钢丝绳拉出传感器长度更长，测出的沉降值为正值；④受松软土层的影响，水底的U 型托可能下沉，带动钢丝绳拉出传感器长度更长，测出的沉降值为正值。

⑷G1、G2、G3、G4、G5、G6 累计倾角变化值分别为-0.114°、0.186°、0.323°、-0.040°、0.091°、0.089°，G1、G2、G3 累计倾角变化值比G4、G5、G6 累计沉降大累计倾角变化值，跟沉降变化情况相符。

⑸G5、G6 累计沉降值相差很小，累计倾角变化值也相差很小，在没有特殊因素影响下，变化基本一致。

6 结论

本工程跟常见高支模监测项目有很大的不同，其特殊性就是：①支撑基础为高强度实心钢棒、支撑体系为工字钢，没有直接安装传感器的位置；②下方河中有深水，看不到沉降监测参照基准，人也过不去直接固定拉线。采用安装传感器进行自动化监测，需要充分考虑现场已有条件，找到一种既能节省成本，又能获取准确变化值的方法。

现场监测人员要时刻关注各项数据变化值，分析具体原因，让监测数据指导混凝土浇筑施工。