厚板防輻射混凝土高支模監(jiān)測施工技術(shù)

林世嘉

（田中建建設(shè)發(fā)展有限公司 351 100）

1 工程概況

1.1 項目概況

莆田市媽祖重離子醫(yī)院工程總承包項目位于莆田市湄洲灣北岸經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)。工程分為兩期，總用地面積約33354 平方米（約50 畝）；一期包括重離子治療中心及硼中子治療中心，總建筑面積45180.35 平方米（地上16380.03m2，地下28800.32 m2）；二期包括質(zhì)子治療中心及腫瘤研究中心，總建筑面積50385 平方米（地上30722.58 m2，地下19662.42 m2）。

1.2 高支模概況

媽祖重離子醫(yī)院工程具體以板厚＞250mm、梁截面面積＞0.50 m2以上部位、層高8m 以上的區(qū)域、跨度大于18m 的區(qū)域的支撐體系作為本高大模板方案的具體實(shí)施區(qū)域。項目經(jīng)過前期的策劃和方案編制，最終進(jìn)行專家論證并修改，定下了具體的高支模專項施工方案：

（1）普通地下室區(qū)域負(fù)二層采用盤扣式支撐架體系；

（2）普通地下室區(qū)域負(fù)一層及普通設(shè)備區(qū)域采用鋼管式支撐架體系；

（3）設(shè)備區(qū)域重離子Gantry 治療室頂板厚度達(dá)3.5m，同時支撐高度達(dá)23m，設(shè)計與施工難度較大。區(qū)域封閉性強(qiáng)，不易于材料拆除轉(zhuǎn)運(yùn)，正常施工立桿間距小，局部加密，搭設(shè)與拆除難度高，施工周期較長。因此經(jīng)過多方案比選，采用了塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)+鋼構(gòu)+盤扣架支撐體系的特殊高支模支撐系統(tǒng)。

2 高支模監(jiān)測重難點(diǎn)

（1）監(jiān)測頻率：傳統(tǒng)上，對高支模的監(jiān)測通過提前預(yù)埋基準(zhǔn)觀測點(diǎn)的方法人工監(jiān)測，監(jiān)測周期一般為0.5～1h 一次，監(jiān)測周期過長，在架體預(yù)壓階段及混凝土澆筑時段若不能及時了解支撐體系的變化狀態(tài)并及時預(yù)警，易導(dǎo)致事故發(fā)生；

（2）監(jiān)測內(nèi)容：高支模監(jiān)測內(nèi)容，需要依據(jù)現(xiàn)有的規(guī)范中有關(guān)位移和內(nèi)力監(jiān)測要求，從而保證高支模監(jiān)測滿足行業(yè)和現(xiàn)場實(shí)際需求；

（3）信號傳輸：高支模現(xiàn)場施工環(huán)境復(fù)雜，傳感器與采集設(shè)備無線信號的有效傳輸是重點(diǎn)。

3 高支模監(jiān)測施工技術(shù)

3.1 監(jiān)測技術(shù)目標(biāo)

（1）針對項目現(xiàn)場的差異性，按監(jiān)測子項模塊化處理，統(tǒng)一數(shù)據(jù)處理方式和數(shù)據(jù)傳輸協(xié)定，實(shí)時監(jiān)測并統(tǒng)一系統(tǒng)組織構(gòu)架，增加可復(fù)制性，為大規(guī)模推行提供簡便易用的措施；

（2）監(jiān)測系統(tǒng)將有很高的自動化程度，覆蓋施工的全部過程，并且數(shù)據(jù)與分析一體化，并提供后臺及云端整合計算功能。通過分析，為施工方案的實(shí)施提供數(shù)據(jù)化指導(dǎo)和驗證，及時發(fā)現(xiàn)支撐體系存在的薄弱點(diǎn)并對安全性能提出評價和預(yù)警，確保高支模體系的穩(wěn)定可靠。

3.2 監(jiān)測施工技術(shù)

設(shè)備區(qū)域重離子Gantry 治療室采用了塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)+鋼構(gòu)+盤扣架支撐體系的特殊高支模支撐系統(tǒng)，因支撐頂板厚度達(dá)3.5m、支撐高度達(dá)23m，針對這一區(qū)域的重點(diǎn)監(jiān)測是監(jiān)測方案設(shè)計的初衷。高支模監(jiān)測參數(shù)按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求包括：水平位移、模板沉降、立桿軸力、桿件傾角。監(jiān)測方法采用實(shí)時監(jiān)測方法，監(jiān)測階段包括高支模的預(yù)壓及混凝土澆注過程。

3.2.1 立桿軸力監(jiān)測

支撐架構(gòu)造一般較為單一，若軸力過大則有可能影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，從而導(dǎo)致意外事故。因此高大模板的監(jiān)測必須對立桿軸力采取重點(diǎn)措施。擬采用軸力傳感器對高支模進(jìn)行監(jiān)測，剪刀撐、受力較大等關(guān)鍵部位共布設(shè)21 個軸力傳感器進(jìn)行立桿內(nèi)力監(jiān)測，可以根據(jù)施工實(shí)際需求調(diào)整點(diǎn)位。

表3.2.1 立桿軸力監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)

3.2.2 桿件傾角監(jiān)測

支撐架傾斜過大對于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性影響重大，不利于施工安全。因此必須對高支模支撐體系的桿件傾斜采取實(shí)時監(jiān)測。擬采用無線節(jié)點(diǎn)（含測斜功能）對高支模進(jìn)行監(jiān)測，傾斜監(jiān)測布設(shè)在立桿上，主要為對應(yīng)剪刀撐處，共采用42 個無線節(jié)點(diǎn)（含測斜功能）進(jìn)行測試，可以根據(jù)施工實(shí)際需求調(diào)整點(diǎn)位。

表3.2.2 桿件傾角監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)

3.2.3 監(jiān)測數(shù)據(jù)采集與預(yù)警

支撐體系的破壞非常迅速，對采集頻率要求較高，可以根據(jù)支架的實(shí)際工作狀態(tài)設(shè)置采集時間。暫定每隔10s 采集一次。當(dāng)采集到的數(shù)據(jù)超出預(yù)警閾值時，可增大采集頻率，保證對結(jié)構(gòu)的安全實(shí)時預(yù)警，起到防患于未然的作用。監(jiān)測限值可依據(jù)相關(guān)規(guī)程、工程的專項方案、專家論證意見和參考預(yù)壓情況確定，由施工和監(jiān)理等單位確認(rèn)。預(yù)警值可取報警值的0.8 倍。

表3.2.3 監(jiān)測報警值

3.2.4 監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸及系統(tǒng)供電

監(jiān)測系統(tǒng)采用無線傳輸，位移傳感器、稱重傳感器、聲光報警器均通過M12 航插直連節(jié)點(diǎn)，測斜功能則采用節(jié)點(diǎn)內(nèi)部模塊電路實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)通過無線與主機(jī)通信，數(shù)據(jù)在主機(jī)軟件完成展示及監(jiān)測過程，并在出現(xiàn)超限時及時報警，因為施工工地有施工用電，監(jiān)測期主要是施工期，考慮到監(jiān)測周期較短，且現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，采用便攜式一體機(jī)，內(nèi)置鋰電池供電，續(xù)航時間＞4H，且可實(shí)現(xiàn)市電供電，系統(tǒng)所有傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采樣頻率為0.1Hz～1Hz，具備系統(tǒng)所有節(jié)點(diǎn)工況實(shí)時數(shù)據(jù)（通信丟包率、電池電量的統(tǒng)計等）信息的展示功能，外形尺寸要求不大于280mm*350mm*180mm，可使用公模外殼，一體機(jī)工作溫度要求為-10℃～+60℃，顯示器要求8”4:3LCD觸摸屏，分辨率800×600 以上。

3.2.5 監(jiān)測系統(tǒng)預(yù)警功能

監(jiān)測系統(tǒng)在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)墓δ苌?，推行軟件預(yù)警及信息預(yù)警功能。

1）軟件預(yù)警功能預(yù)警閾值的設(shè)定是根據(jù)結(jié)構(gòu)的模型分析及結(jié)構(gòu)監(jiān)測的歷史經(jīng)驗中配置得來的。閾值的設(shè)定需要基于大量監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，根據(jù)建立的數(shù)據(jù)庫中積累的不同結(jié)構(gòu)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，作為閾值設(shè)定的參考和依據(jù)。由于高支模體系的工作狀態(tài)變化性大，環(huán)境復(fù)雜，需設(shè)置多級閾值標(biāo)準(zhǔn)以滿足各類情況，用戶也可以訪問歷史的預(yù)警信息。

2）短信報警可根據(jù)用戶設(shè)置的級別進(jìn)行發(fā)送手機(jī)預(yù)警信息，用戶可自行添加報警時通知的用戶，分級別發(fā)送預(yù)警信息。根據(jù)用戶添加不同的報警等級，系統(tǒng)會自動按照報警的級別進(jìn)行短信發(fā)送，例如：配置報警等級為一級，系統(tǒng)所有的報警都會進(jìn)行發(fā)送給此用戶，例如用戶配置報警等級為二級，只有系統(tǒng)發(fā)生黃色預(yù)警（二級預(yù)警）的時候才會發(fā)送到此用戶。

3.2.6 監(jiān)測報告

1）為保證成果真實(shí)可靠，自動化監(jiān)測軟件直接記錄。

2）按規(guī)定采集監(jiān)測數(shù)據(jù)后應(yīng)立即匯報監(jiān)測電子報表。報表內(nèi)容主要包括監(jiān)測分項、允許值范圍、報警值、數(shù)據(jù)分析整理、變形-時間曲線、以及監(jiān)測結(jié)果概述等。

3）資料整理中，除對各單項監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行趨勢分析和變化反饋，應(yīng)及時分析各類測點(diǎn)之間內(nèi)在聯(lián)系，辨別可能存在的險情。

4）在混凝土澆筑期間，當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)接近到預(yù)警值時，應(yīng)立即通知各相關(guān)方面，施工方應(yīng)停止施工作業(yè)，協(xié)助各相關(guān)部門做好應(yīng)對措施。

5）每個施工段做完后7d 內(nèi)提供監(jiān)測成果報告。內(nèi)容包括：監(jiān)測點(diǎn)平面圖，監(jiān)測依據(jù)及說明，監(jiān)測成果及統(tǒng)計報表，監(jiān)測曲線圖，監(jiān)測實(shí)時數(shù)據(jù)，同時結(jié)合結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)，進(jìn)行分析研究，為下區(qū)段監(jiān)測提供參考。同時整個監(jiān)測階段結(jié)束后提交最終監(jiān)測成果報告，報告對整個監(jiān)測過程進(jìn)行分析驗證，并提出具體的最終監(jiān)測結(jié)論。

4 結(jié)語

高支模監(jiān)測作為高大模板支撐體系施工技術(shù)的重要組成部分，對保證模板工程施工質(zhì)量和過程安全具有深遠(yuǎn)意義和關(guān)鍵影響。相對于傳統(tǒng)人工基準(zhǔn)監(jiān)測，文章所論述的監(jiān)測施工技術(shù)在提供更精確數(shù)據(jù)及更密集頻率的前提下，還進(jìn)一步提高了信息化及自動化技術(shù)在工程項目中的運(yùn)用，使得高新電子系統(tǒng)和傳統(tǒng)模板施工技術(shù)有效結(jié)合，相輔相成。在時代背景和國家大力促進(jìn)的推動作用下，高支模監(jiān)測技術(shù)逐步擺脫了傳統(tǒng)路線，迎來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。而文章所論述的監(jiān)測施工技術(shù)能提供一定的引向作用，有著更廣泛的運(yùn)用場景和推行價值。