范遠(yuǎn)剛

（福州市長樂區(qū)建筑工程文明安全監(jiān)察站，福建 福州 350200）

隨著現(xiàn)代化城鎮(zhèn)進(jìn)程的快速發(fā)展，城市建筑中大跨度、大空間和造型各異的建筑紛紛出現(xiàn)。這些建筑無論是在材質(zhì)特性，還是在外部荷載方面都是復(fù)雜多樣的，因此在結(jié)構(gòu)施工時其模板支架穩(wěn)定性就顯得相對復(fù)雜。通常會因支架變形而造成模板支架失穩(wěn)現(xiàn)象，特別是在超過一定規(guī)模的高大模板工程中，如果在施工過程中未能有效地實時監(jiān)測和預(yù)警模架變形值，則極可能出現(xiàn)群死群傷的生產(chǎn)安全事故，嚴(yán)重影響工程施工安全[1]。為解決現(xiàn)有高大模板支撐體系存在諸多不足的問題，推進(jìn)高大模板支撐體系施工過程安全信息化管理，預(yù)防和減少高大模板支撐體系坍塌等施工安全事故，可應(yīng)用傳感感應(yīng)技術(shù)自動監(jiān)測高大模板支撐體系施工安全[2]。

1 技術(shù)方案的特點

采用NB-IOT激光傾角位移監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，在混凝土澆筑過程中對高大模板支撐架體的沉降、位移和傾角進(jìn)行實時監(jiān)測，通過PC端或手機(jī)App采集相關(guān)數(shù)據(jù)，實時查看、實時預(yù)警。該方案具有實時采集參數(shù)、監(jiān)管直觀、監(jiān)控響應(yīng)及時等優(yōu)點，可有效預(yù)防高大模板在施工過程中突發(fā)安全事故，保障人員生命及財產(chǎn)安全[3]。

與傳統(tǒng)的監(jiān)測方式相比，該系統(tǒng)安裝便捷、使用簡單，可實時監(jiān)測高支模形變，自動化程度高，數(shù)據(jù)穩(wěn)定性高，傳感器架設(shè)方便，縮短了施工時間。高頻采樣可實現(xiàn)全程實時連續(xù)監(jiān)測，自動觸發(fā)機(jī)制可實現(xiàn)即時報警，有效降低了施工安全風(fēng)險，實現(xiàn)無人值守，顯著減少了人工投入。

2 技術(shù)方案的原理

通過在模板支架立桿頂部架設(shè)NB-IOT激光傾角位移傳感器，實時測定儀器與架體底部之間的間距以及支架傾角變化。其中，傾角傳感器用來測量高大模板支撐系統(tǒng)的架體傾斜角度，測距傳感器用來測量高大模板支撐系統(tǒng)的架體豎向變形，從而達(dá)到監(jiān)測模板支架豎向和側(cè)向變形的目的。當(dāng)沉降值、側(cè)向位移值超過設(shè)置的容許值將啟動預(yù)警和報警，可實現(xiàn)模板支架自動監(jiān)測和預(yù)警功能。該系統(tǒng)由NB-IOT激光傾角位移傳感器、云服務(wù)平臺和監(jiān)測預(yù)警客戶端組成，如圖1所示。

圖1 NB-IOT激光傾角位移傳感器

3 試驗項目

3.1 項目概況

試驗區(qū)域長17.15m、寬8.7m，總面積為149.205m2；基礎(chǔ)面標(biāo)高-0.9m，三層板面標(biāo)高9.55m，三層板厚120mm；梁板最大跨度達(dá)8.1m，其中主梁尺寸為300mm×750mm、400mm×800mm、300mm×800mm、400mm×700mm，次梁尺寸為250mm×600mm、300mm×600mm。支撐高10.45m，采用扣件式鋼管腳手架，立桿橫距為1m×1m，步距為1.5m，梁板之間拉結(jié)，自下而上每隔兩部拉設(shè)1道水平剪刀撐，四周拉設(shè)豎向剪刀撐，如圖2所示。

圖2 試驗段高支模立面圖（單位：mm）

3.2 監(jiān)控部位布置原則

根據(jù)高大模板支撐體系的受力特點，應(yīng)對其關(guān)鍵部位或薄弱部位的支架沉降、位移、傾角等參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)測，監(jiān)測點設(shè)在跨度較大的主梁跨中、雙向板板中以及其他重要構(gòu)件承受荷載較大或穩(wěn)定性較差的部位。支撐體系傳感器平面布置如圖3所示。

圖3 支撐體系傳感器平面圖（單位：mm）

（1）監(jiān)控點布置原則。以既有混凝土柱、剪力墻等固定結(jié)構(gòu)為參考點設(shè)置水平位移傳感器，監(jiān)測高支模支架的整體水平位移；以支模體系地面為參考點，在梁底、板底模板支架立桿安裝激光傾角位移傳感器，監(jiān)測模板沉降和桿件傾角。

（2）NB-IOT激光傾角位移傳感器的安裝。位移傳感器主要用于監(jiān)測高支模系統(tǒng)的沉降和水平位移，其觀測點選擇在支模系統(tǒng)受力較大的主梁下方，距模板支架立桿頂部0.5～1.0m，如圖4所示。傾角傳感器通過立桿的傾斜角的測量，計算得到支模系統(tǒng)的水平位移及其傾斜程度[4]。

圖4 立面布設(shè)示意（單位：mm）

（3）監(jiān)測周期和頻率。①監(jiān)測從模板混凝土澆筑起，至混凝土澆筑完成后24h時終止，澆筑之前將激光傾角位移傳感器數(shù)值歸零。②在混凝土澆筑過程中進(jìn)行實時監(jiān)測，安裝在高支模上的監(jiān)測儀器每隔30s自動采集數(shù)據(jù)并上傳至平臺。

（4）監(jiān)測參數(shù)預(yù)警值。①水平位移預(yù)警值為支架高度的1/300。②傾角預(yù)警值根據(jù)監(jiān)測桿件的計算長度和允許變形值確定。傳感器的監(jiān)測數(shù)據(jù)通過無線傳輸設(shè)備送至數(shù)據(jù)采集儀，通過遠(yuǎn)程PC端或手機(jī)App實時顯示各個測點位移和傾角監(jiān)測值，數(shù)據(jù)顯示直觀、及時，監(jiān)測精度高。在混凝土的澆筑過程中一旦各類監(jiān)測數(shù)據(jù)超過設(shè)定的預(yù)警值，預(yù)警模塊會進(jìn)行相應(yīng)提示，避免事故的發(fā)生[5]。

4 試驗項目監(jiān)測結(jié)果

混凝土開始澆筑0.5h監(jiān)測點16號突然出現(xiàn)告警信息，如圖5所示，模板支架出現(xiàn)較大位移沉降。接報告后項目負(fù)責(zé)人立即指示施工現(xiàn)場停止?jié)仓炷?，人員撤離并排查模板支架險情。經(jīng)過排查發(fā)現(xiàn)，是由于工人在混凝土澆筑前把方鋼管放到監(jiān)測點下方，工人把材料撤走，引起16號點的位移突然下降。次日早晨24號、25號監(jiān)測點也是由于工人材料堆放引發(fā)了告警信息。

圖5 告警信息

經(jīng)過對高頻率大量監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，該工程高支模在澆筑過程中總體穩(wěn)定，大部分監(jiān)測點未見明顯變形，施工過程最大沉降位置為16號點位，為9.6mm。各點位監(jiān)測最終值如表1所示。

表1 研發(fā)樓四期5#樓各點位監(jiān)測最終值

5 結(jié)束語

混凝土澆筑過程中，監(jiān)控人員應(yīng)密切關(guān)注高大模板各監(jiān)測點的數(shù)值及變化趨勢，若監(jiān)測點的數(shù)值變化趨勢發(fā)生異常，應(yīng)對相應(yīng)數(shù)據(jù)及時進(jìn)行分析。當(dāng)監(jiān)測數(shù)值超過預(yù)警值時，應(yīng)立即通知現(xiàn)場項目負(fù)責(zé)人和監(jiān)理人員，同時通知現(xiàn)場作業(yè)人員立即撤離，安排技術(shù)人員排查危險預(yù)警原因，待險情解除，經(jīng)現(xiàn)場項目負(fù)責(zé)人、監(jiān)理等確認(rèn)后，方可繼續(xù)施工。混凝土澆筑完成后，應(yīng)連續(xù)監(jiān)測各監(jiān)測點的數(shù)值及變化趨勢，直至監(jiān)測參數(shù)趨于穩(wěn)定或到達(dá)所預(yù)設(shè)的監(jiān)測終止時間，并分析異常值產(chǎn)生的原因。當(dāng)前，新經(jīng)濟(jì)的基本形態(tài)是“互聯(lián)網(wǎng)+”，傳感感應(yīng)技術(shù)作為新經(jīng)濟(jì)的核心技術(shù)基礎(chǔ)之一，可應(yīng)用于建設(shè)工程重大危險源監(jiān)管，有效達(dá)到預(yù)警作用。