高支模/腳手架在線監(jiān)測(cè)
2021-12-15高支模的安全狀況關(guān)系著工程的人員財(cái)產(chǎn)安全。根據(jù)住建部統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，模板坍塌事故已成為較大及以上建筑生產(chǎn)安全事故之首。以2013年為例，全國(guó)房屋市政工程發(fā)生“較大”（傷亡3~9人）及以上生產(chǎn)安全事故28起，死亡人數(shù)113人。其中模板坍塌事故13起，占事故總起數(shù)的46.43%，死亡人數(shù)56人，占總死亡人數(shù)的49.56%。
根據(jù)《危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程安全管理規(guī)定》（建質(zhì)辦2018-31號(hào)）以及《建設(shè)工程高大模板支撐系統(tǒng)施工安全監(jiān)督管理導(dǎo)則》（建質(zhì)[2009]254號(hào)）的通知：
模板工程及支撐體系：超過(guò)一定規(guī)模的危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程范圍二（二）：搭設(shè)高度8m及以上；搭設(shè)跨度18m及以上；施工總荷載15kN/m2及以上；集中線荷載20kN/m及以上的工程，需要組織專家評(píng)審論證合格后方可施工。
腳手架工程：（一）搭設(shè)高度50m及以上的落地式鋼管腳手架工程。（二）提升高度在150m及以上的附著式升降腳手架工程或附著式升降操作平臺(tái)工程。（三）分段架體搭設(shè)高度20m及以上的懸挑式腳手架工程，需要組織專家評(píng)審論證合格后方可施工。
傳統(tǒng)人工高支模的測(cè)量手段主要采用全站儀，主要測(cè)量指標(biāo)項(xiàng)為沉降和水平位移，無(wú)法完成桿件的傾斜、關(guān)鍵部位的軸力測(cè)量。傳統(tǒng)檢測(cè)傳統(tǒng)檢測(cè)面臨著風(fēng)險(xiǎn)高、效率低、干擾因素多、人為誤差不好控制等特點(diǎn)，高支模自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)全自動(dòng)化連續(xù)運(yùn)行，覆蓋施工過(guò)程的各個(gè)時(shí)段，采集分析同步運(yùn)行，將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)接入電腦，通過(guò)對(duì)大量數(shù)據(jù)的整合分析，實(shí)時(shí)監(jiān)控高支模穩(wěn)定狀態(tài)，為養(yǎng)護(hù)需求、養(yǎng)護(hù)措施采用決策提供科學(xué)依據(jù)。結(jié)合高支模和腳手架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用場(chǎng)景，主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目如下：
高支模 | 腳手架 | ||
監(jiān)測(cè)內(nèi)容 | 監(jiān)測(cè)設(shè)備 | 監(jiān)測(cè)內(nèi)容 | 監(jiān)測(cè)設(shè)備 |
立桿立桿傾斜 | 測(cè)斜儀 | 立桿傾斜 | 測(cè)斜儀 |
水平位移 | 位移計(jì) | 立桿水平位移 | 位移計(jì) |
模板沉降 | 位移計(jì) | ||
立桿軸力 | 軸力計(jì) | ||
監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量和位置，應(yīng)綜合考慮監(jiān)測(cè)目的、監(jiān)測(cè)對(duì)象、監(jiān)測(cè)方法和監(jiān)測(cè)成本。用最經(jīng)濟(jì)的監(jiān)測(cè)手段和點(diǎn)位布置來(lái)完成對(duì)目標(biāo)對(duì)象的監(jiān)測(cè)。
高支模和腳手架外觀差不多，但是高支模對(duì)荷載和結(jié)構(gòu)的要求很高，它主要是用來(lái)作灌澆水泥時(shí)支撐模板用的，澆筑混凝土?xí)r立桿和模板會(huì)受到比較大的混凝土荷載壓力，模板收到荷載力影響會(huì)下沉，采用拉線位移計(jì)來(lái)完成模板沉降的測(cè)量。拉線位移計(jì)具有安裝方便、成本可控、走線簡(jiǎn)單、精度高的優(yōu)點(diǎn)。
高支模的支架大多采用鋼管構(gòu)成。鋼管作為長(zhǎng)細(xì)結(jié)構(gòu)，若軸力過(guò)大，則有可能造成結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，從而釀成事故。因此，對(duì)于立桿的軸力進(jìn)行監(jiān)測(cè)至關(guān)重要。通過(guò)軸力計(jì)對(duì)結(jié)構(gòu)的軸力進(jìn)行監(jiān)測(cè)。軸力測(cè)點(diǎn)位于模板沉降測(cè)點(diǎn)附近，一般選取橫梁的交匯處進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)的主要受力節(jié)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)。立桿軸力監(jiān)測(cè)選用數(shù)字式荷載單元，其具有精度高、靈敏性好、反應(yīng)快等特點(diǎn)。
在高支模腳手架立桿使用過(guò)程中，支架傾斜過(guò)大極易造成支架坍塌。因此需要對(duì)支架的傾斜進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)支架的傾斜過(guò)大，則采取措施，保證結(jié)構(gòu)和人員的安全。對(duì)桿件的傾角監(jiān)測(cè)采用測(cè)斜儀。可以對(duì)x，y兩個(gè)方向的傾斜進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。由于支架桿件傾斜多會(huì)從外側(cè)體現(xiàn)出來(lái)，監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)選取一般在外側(cè)。立桿傾斜的測(cè)斜傳感器一般內(nèi)置于無(wú)線采集節(jié)點(diǎn)中，通過(guò)產(chǎn)品的集成降低成本。
高支模和腳手架外觀差不多，立桿水平位移在高支模和腳手架監(jiān)測(cè)中都會(huì)用到，立桿水平位移采用拉線位移計(jì)來(lái)完成立桿水平位移的測(cè)量，拉線位移計(jì)具有安裝方便、成本可控、走線簡(jiǎn)單、精度高的優(yōu)點(diǎn)。
由于支架的破壞非常迅速，對(duì)采集頻率要求較高，可以根據(jù)支架的實(shí)際工作狀態(tài)設(shè)置采集時(shí)間。暫定每隔1秒采集一次，保證對(duì)結(jié)構(gòu)的安全實(shí)時(shí)預(yù)警，起到防患于未然的作用。
定閥值采樣中，有幾個(gè)關(guān)鍵工作需要深入研究。不同結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)的不同測(cè)試部位的閥值均不一樣，因此需要對(duì)此有針對(duì)性的分析才能確定閥值的大小。對(duì)結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)閥值的確定有三個(gè)途徑：一、理論計(jì)算，將設(shè)計(jì)荷載所導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)響應(yīng)作為閥值的標(biāo)準(zhǔn)之一，此時(shí)需要準(zhǔn)確的計(jì)算模型以及荷載估計(jì)，一般由設(shè)計(jì)單位提供；二、施工監(jiān)控和結(jié)構(gòu)試驗(yàn)得到的信息；三、實(shí)際測(cè)試，在設(shè)備安裝系統(tǒng)運(yùn)行后，可將實(shí)際測(cè)試得到的結(jié)果作為閥值。
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，可以靈活選擇數(shù)據(jù)傳輸方式。采用無(wú)線采集傳輸方式更加方便可靠，傳感器直連無(wú)線采集節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線與無(wú)線采集網(wǎng)關(guān)通信，數(shù)據(jù)在無(wú)線網(wǎng)關(guān)完成匯集及傳輸，數(shù)據(jù)可直接通過(guò)電腦現(xiàn)場(chǎng)查看，也可以同時(shí)上傳云端，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理。
高支模腳手架監(jiān)測(cè)主要是施工期，一般來(lái)說(shuō)監(jiān)測(cè)周期較短，且現(xiàn)場(chǎng)腳手架環(huán)境復(fù)雜，結(jié)合經(jīng)濟(jì)合理以及安裝方便等需求，可使用市電供電和干電池供電兩種供電方式，其中尤其推薦干電池供電的方式。
部分項(xiàng)目實(shí)例
