自动化监测在高支模监测中的应用

摘要：为了实时精确的监控高支模支撑体系在混凝土浇筑过程中的结构受力与变形情况，需对高支模的变形、倾斜、内力等参数进行监测。自动化以其快速同步，24小时不间断，数据稳定精确等特点，快速的进入各项工程领域。本文以某项目为例，介绍自动化监测在高支模监测中的具体应用。

关键词：高支模监测 自动化监测 稳定 精确

随着时代的发展，社会建设过程中出现了越来越多的高大建筑。高支模工艺也越来越普遍的应用在了日常的工程建设中。由于高支模的结构特性：高度大，易发生坠落事故。尤其是混凝土浇筑过程中，受力情况非常复杂的情况下高支模支撑体系易失稳造成坍塌，引发群死群伤事故。近年来高支模事故发生率居高不下，给建设者的生命和财产带来了严重的损失。当前形势下，不超过规模的高支模的安全控制主要参考国家强制标准，由设计和施工各方自行控制；超过一定规模的高支模施工需组织专家进行专项方案论证，通过专家论证通过的方式对专项施工方案进行安全控制。住房和城乡建设部《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》（建质［2009]87号），第十六条明确：施工单位应当指定专人对专项方案实施情况进行现场监督和按规定进行监测。住房和城乡建设部《建设工程高大模板支撑系统施工安全监督管理导则》（建［2009]254号），4. 4. 3：浇筑过程应有专人对高大模板支撑系统进行观测，发现有松动、变形等情况，必须立即停止浇筑，撤离作业人员，并采取相应的加固措施。高支模事故发生过程十分迅速，从出现事故征兆到事故发生仅仅几分钟，所以对高支模进行监测是预防事故的重要环节。现阶段高支模施工过程中监测的实施，还未开展或以施工方自行监测为主。通常施工方人员技术与设备精度达不到监测要求难以发挥预期的作用。通过专业的监测人员及自动化仪器设备对预压、浇筑、养护过程中的支撑体系的变形、杆件倾角、杆件内力等参数进行监测，结合监测数据建立预警体系，完善应急预案，保证预压、混凝土浇筑及养护过程中高支模支撑体系的安全。自动化监测的应用降低了监测人员人工作业，保证了监测人员的安全。监测数据

实时传输，现势性好数据量大、连续且精度较高，为支撑状态评估提供数据基础，增强了信息化监测施工的水平。

1 自动化监测的特点

传统的高支模监测主要是模板及立杆的垂直位移和水平位移的监测，使用光学仪器人工测量，监测工作量大，数据处理时间较长，难以实时反映支撑体系的受力变形情况。监测的内容不够全面，只能对表观变形进行数据量测。监测人员对异常情况的预警不够及时，应急响应迟滞，如事故发生则占用了人员撤离的宝贵时间。监测人员进出支撑体系内部安全得不到保障，工作环境艰苦观测条件差。自动化监测利用全站型测量机器人结合5G信号发射模块代替了原有测量仪器进行位移监测，同时加入了内力测量、倾斜测量等精密电子传感器进行数据采集，构建成监测预警系统，对数据进行不间断自动化采集并实时传输至监测人员处，利用专业定制软件对各项监测数据分析处理，如数据达到报警值立即预警。

2 自动化监测的重点难点 1）自动监测的精度控制

基准点和仪器、传感器是保障监测精度的重要条件，每个支撑结构应设置独立的基准点，垂直位移与水平位移监测采用全站型测量机器人配合强制对中观测墩进行自动监测，倾斜与内力传感器按要求位置设置并与支撑结构紧密连接，所有仪器应稳定可靠，满足精度要求，并经过严格的校准检定，处于检定有效期内。原始数据的采集应在预压消除支撑体系空隙等非弹性变形之后进行，宜连续测量3次，确保首次测量值的准确。

2）预警时间控制

自动化监测报警值的设置应参考标准，结合工程设计确定，监测过程中如出现预警，应第一时间自我确认，找出原因，实时反馈。特别是混凝土浇筑过程中，监测人员驻守现场，定时巡视、保护测点、发现测点的损坏异常并及

时恢复，通过数字传输技术及计算机数据自动处理将数据获取到状态评估时间缩短至最小，为支撑结构提供实时的安全监测。

监测出现较大数值变化达到报警值时，应及时预警，反馈给各相关单位，并配合做好各项处理工作，反馈过程0时差。

3 高支模自动监测技术

1）监测内容

自动化监测主要覆盖垂直位移水平位移监测、内力监测、立杆倾斜监测。监测时间包括高支模预压及混凝土浇筑养护阶段。

2）监测仪器及方法 位移监测

每个支撑结构设3个基准点。高支模监测时间较短，通常至拆模时监测结束。固定仪器采用可回收利用的的不锈钢观测墩固定仪器和棱镜。监测点采用专用监测贴标。竖直方向：在支撑结构的顶层、底层及每5步设置位移监测点；水平方向：监测点应设在角部和四边的中部位置。

位移采用全站型测量机器人进行自动监测。平面位置监测采用极坐标法，利用的极坐标原理，以两个控制点为坐标轴，以其中一个点为极点建立极坐标系，测定观测点到极点的距离，测定观测点与极点连线和两个已知点连线的夹角，计算各测点的平面坐标。高程监测采用三角高程测量，通过观测两个控制点的水平距离和天顶距(或高度角)求定两点间高差，利用控制点高程赋值各测点高程。平面中误差≤0.8mm，高程中误差≤0.5mm，满足二等监测要求。

内力监测

当支撑结构需进行内力监测时，其测点布设在单元框架或单元桁架的角部；立杆宜布置测点；高度区间内测点数量不应少于3个；平面区间内单元框架或单元桁架中受力大的立杆宜布置测点。安装时传感器与立杆、模板受力在同上垂线上，共同受力。线性滞后和重复性下综合精度0.05，测量范围50kN~100kN。

倾斜监测

倾斜监测采用双轴高精度倾角计，通过环扣固定在待测的立杆上，选择对倾斜较为敏感的杆件（如荷载较大或者易发生位移的立杆），安装位置为杆件的上端部，监测杆件双轴倾角。测量精度满足0.1″，测量范围±15°。

监测频率

相较于传统检测方法，自动化监测采样频率为实时不间断采样。 报警值及预警机制 报警值

监测指标 限值 支撑结构高度1/300 水平位移 近3次读数平均值的1.5倍 设计计算值 内力 近3次读数平均值的1.5倍 支撑系统累计沉降 4mm 倾斜 11.46′ 水平位移内力、倾斜根据《建筑施工临时支撑结构技术规范JGJ300-2013》8.0.9制定

支撑系统累计沉降根据《建筑施工模板安全技术规范JGJ 162-2019》4.4.2制定

预警机制

混凝土浇筑过程中，应密切注意高支模各监测参数的实时监测值和变化趋势。 监测参数或变化趋势发生异常时，应及时通知现场各方。

当监测参数达到报警值时，应立即通知现场项目负责人和总监等相关人员。触发安全报警时，现场作业人员应立即撤离，通知现场负责人等相关人员排除险情。经项目现场负责人、项目总监和安全监督员确认现场安全后，方可继续混凝土浇筑施工。

混凝土浇筑完成后，应继续保持监测，至监测参数趋于稳定或满足委托方要求后方可停止监测。

监测系统拆卸与退场

混凝土构件达到强度后支撑拆除时，在现场专业人员协助下拆卸传感器。现场监理对监测过程及工程量进行签字确认后完成退场。

数据处理及报告出具

1)监测报表：自动化监测系统直接收集处理数据并记录。采集监测数据后自动生成监测报表。报表内容包括：监测项目、变量允许值、报警值、数据变化值、变形－时间曲线、以及监测结果概述等。

2)紧急报告：在混凝土浇筑期间，当监测数据接近或达到报警值时，应立即通知相关方面，停止施工作业，出具紧急报告，对预警情况做大概描述，协助现场管理人员做好应对措施。

3) 成果报告：高支模施工可位于项目多个部位，每个施工部分完成后及时提供监测成果报告。报告内容包括：项目概况、监测点布置图、监测依据、监测频率与报警值、监测数据统计、监测曲线图及监测结果分析与结论建议。整个项目高支模监测结束后提交最终监测成果报告，报告对整个监测过程进行数据分析，并对过程进行结论性总结。 结语

高支模自动化监测技术高度信息化、自动化。对高支模支撑系统变形、内力、倾斜进行实时监测，实现了监测实时、报警实时的功能；为事故发生前人员逃生赢得了宝贵的时间；为事故预防、减少人员伤亡发挥了巨大的作用。时代的发展社会的进步将给高支模自动化监测技术带来更广泛的应用场景，高支模自动化监测技术将会创造更高的应用价值。

［1]住房和城乡建设部《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》（建质［2009]87号）

［2]住房和城乡建设部《建设工程高大模板支撑系统施工安全监督管理导则》（建［2009]254号）

［3]《建筑施工临时支撑结构技术规范JGJ300-2013》 ［4]《建筑施工模板安全技术规范JGJ 162-2019》

［5] 周向阳，申维，宋雪飞 自动化监测技术在高大排架及模板支撑体系安全管控中的应用 《建筑施工》2021.01.024

［6] 林世嘉，厚板防辐射混凝土高支模监测施工技术，《四川水泥》- 2021-03-10

［7]韩继龙，某工程项目高支模施工变形监测方案，《江西建材》- 2019-04-30