关于盘扣式钢管架高支模体系综合监测技术的应用分析

关于盘扣式钢管架高支模体系综合监测技术的应用分析

曹 弌 

中国水利水电第三工程局有限公司  陕西省 西安市 710000

摘 要：本文以盘扣式钢管架高支模体系综合监测工作为研究对象进行分析，高支模体系是建筑施工中重要组成部分，在高支模体系中，由于模板支撑结构自身特殊性，使得高支模体系存在一定安全风险，如何通过高支模体系综合监测技术保证其安全稳定运行，是每个建设单位、施工单位都需要面对的问题。本文通过某工程中盘扣式钢管架高支模体系综合监测技术应用研究，分析盘扣式钢管架高支模体系在实际工程中相关工作要点，并通过对高支模体系进行实时监测、动态预警等措施来保障其安全稳定运行。通过研究与实践证明盘扣式钢管高支模体系综合监测技术，在实际工程中应用是可行有效，希望可以为相关工程人员提供参考。

关键词：高支模；盘扣式钢管；综合监测；应用

随着我国建筑业快速发展，在各种大型工程建设中，钢管架高支模体系得到广泛应用。目前，国内盘扣式钢管高支模体系发展迅速，其中一些盘扣式钢管架高支模体系已经成为一种新型支模技术。盘扣钢管高支模体系是以高强度盘扣式钢管为支撑和模板的一种新型支模技术，它采用高强度盘扣式钢管作为支撑和模板，在支撑与模板之间形成一个整体支撑体系，在施工中该支模技术具有成本低、安全性高、操作方便等优点。为保证盘扣式钢管高支模体系整体稳定性，通过引入先进综合监测技术，可以对高支模体系受力情况和稳定性进行监测和预警，以免出现严重安全隐患问题。

1盘扣式钢管高支模体系介绍

1.1盘扣式钢管架高支模体系组成

盘扣式钢管架高支模体系构件组成主要包括：支撑系统、模板系统和扣件系统，第一，支架系统：主要包括基座、立杆、水平杆、斜杆、可调顶撑和可调底座等。在施工中，支架按照相关规定进行安装和搭设。立杆主要用于连接钢管，通过连接盘和连接套管与其他杆件相连，从而形成一个整体支撑体系。在支模工程中，底部要设置可调底座，斜杆主要用于支撑水平杆，以稳定钢管支架的几何形状，提高支模工程整体稳定性。第二，扣件系统：主要由立杆连接件、插销、扣接头等组成。扣接头位于水平杆或斜杆杆件端头与立杆上的连接盘快速扣接，扣件主要用于将立杆、水平杆连接起来，连接的稳定性直接影响到整个支撑系统安全性。扣件主要用于将立杆与斜杆连接起来，并通过其稳定立杆。第三，模板系统：主要由面板、支撑结构和连接件三部分组成。在支模工程中，应根据实际需要选择模板材料，并根据相应尺寸选择模板支撑系统，模板连接方式要符合设计要求，以确保模板安全性和稳定性，在支模工程中，要按照相关规定进行安装和搭设[1]。

1.2扣式钢管架高支模体系搭设要求

1）应根据工程结构、荷载大小及施工环境情况，按要求进行设计计算，并应编制专项施工方案；2）应根据施工方案计算得出的立杆纵横向间距，选用定长的水平杆和斜杆，并应根据搭设高度组合立杆、基座、可调托撑和可调底座；3）模板支架高支模体系中钢管、扣接头等材料应满足国家相关规范要求,在设计时，要对其强度、刚度和稳定性进行验算，以保证工程质量；3）支模体系的搭设应符合国家现行有关标准规定，脚手架搭设步距不应超过2m；4）根据工程实际情况及国家有关规范要求，对标准步距为1.5m的支撑架，应根据支撑架搭设高度、支撑架型号及立杆轴向力设计值进行竖向斜杆布置；5）高宽比大于3的支撑架应采取与既有结构进行刚性连接等抗倾覆措施；6）当支撑架搭设高度超过8m、周围有既有建筑结构时，应沿高度每间隔4个-6个步距与周围已建成的结构进行可靠拉结并应设置水平剪刀撑。

2盘扣式钢管高支模体系综合监测系统工作流程

2.1选择合理的监测点布置方案

由于高支模体系所处环境较为复杂，因此在布置监测点时，要根据其结构、所处环境、使用要求等方面进行综合考虑，根据监测目的不同，可以采用不同监测方案。1）在高支模体系周边布置监测点，主要用于监测周边建筑物沉降、位移情况；2）在高支模体系搭设过程中，随时进行变形情况监测。通过监测点可以及时掌握模板支撑系统受力变形情况，为施工提供参考依据，在高支模体系中，可通过对模板支架进行荷载监测，分析结构在荷载作用下的受力状态，预测结构可能出现变形和破坏形式，从而及时发现问题并采取有效措施进行处理；3）在高支模体系中，可通过对模板支架变形、位移等进行监测，了解模板支架结构受力状况及变形情况，为合理安排施工进度提供依据；4）在高支模体系中，可通过对模板支架进行监测，及时掌握模板支架受力情况和变形情况，并通过数据分析和总结，对高支模体系进行动态预警；5）在高支模体系中，可通过对模板支架强度、刚度及稳定性进行监测，为确保其安全稳定运行提供参考依据[2]。

2.2数据采集终端与监测仪器之间进行数据传输

为及时将采集到的数据传输至监测终端，需要在高支模体系中安装无线网络设备，在终端设备上安装 GPRS模块，将数据传输至监测终端。为保证监测系统可靠性，无线网络设备不能影响高支模体系正常使用，因此在终端设备上安装 GPRS模块。当数据传输到监测终端后，通过GPRS网络将数据传送至监控中心服务器，监控中心服务器对采集到的数据进行分析处理，通过人机交互界面显示高支模体系实际情况，在监测过程中，如果需要对监测数据进行进一步分析处理，可以使用无线网络将分析结果传送至监测中心服务器，在传输过程中需要注意以下几个方面：1）要保证终端设备与监控中心服务器之间有效通讯；2）终端设备与监控中心服务器之间通讯要使用 GPRS网络，如果使用无线网络进行传输则需要使用专用GPRS模块。

2.3支模架工作状态评估系统

支模架工作状态评估系统主要包括支模架的预警功能和监测功能，1）预警功能：在支模架出现不符合规范要求现象时，系统会向管理人员发出预警，提醒施工人员停止操作，并将事故发生时间和部位告知管理人员；2）监测功能：系统可实现对支模架工作状态实时监控，并对数据进行分析，以判断支模架是否存在安全隐患。当支模架出现问题时，管理人员可以通过管理平台及时了解情况，并根据问题严重程度做出相应处理措施；3）预警方法：当监测到支模架出现异常情况时，系统会自动将预警信息发送给管理人员。当预警信息被接收后，管理人员可以根据预警信息及时作出相应处理措施，降低事故发生可能性[3]。

3工程概况

某工程承建范围为1栋综合配套楼、4栋厂房，共计建筑面积73543.12㎡，地上建筑面积72973.12㎡，地下建筑面积570㎡。模板支撑体系采用承插盘扣式脚手架，板主要为桁架楼承板及预制叠合板，模板采用15mm镜面板。本工程模板搭设高度最高为11.5m，属于超过一定规模的危险性较大的分部分项工程，因此为保证施工运行安全，项目采用了高支模体系综合监测技术，下面就该技术的运用进行探讨。

4盘扣式钢管架高支模体系综合监测技术的具体应用策略

4.1监测项目与内容

1）监测项目：位移、变形、沉降；2）监测内容：①位移监测：在施工过程中，对模板支撑体系布置位移传感器，进行不间断位移观测，通过对模板位移观测判断高支模体系是否出现异常情况；②沉降监测：在模板支撑结构布置模板沉降传感器，对模板支架进行沉降观测，从而判断其是否出现异常情况；③变形监测：通过对模板支架布置轴压传感器，进行变形观测来判断高支模体系是否存在变形问题；3）监测方法：①项目根据现场高支模的危险性大小来选定监测区域和监测传感器组数；②传感器埋布置在模板支撑结构上，并进行编号记录；③设置高支模无线监测系统，传感器通过无线采集终端，与高支模主机连接反馈监测信息，通过一体机云平台进行预、报警。④当模板支架顶部和底部出现异常情况时，现场声光报警器对施工人员进行报警。⑤高支模主机及时将所有监测数据上传一体机云平台，并将监测结果进行整理分析。4）应急机制：当模板支架顶部和底部出现异常情况时，立即采取以下措施：①立即停止施工；②对异常区域进行封堵；③对高支模体系进行检查，确保其安全；④向上级领导汇报；5）信息处理机制：当监测数据出现异常时，监测结果上报至监控平台，将会自动对高支模体系所有点位进行预警，提示操作人员及时处理，确保高支模体系安全稳定运行；6）高支模无线监测系统：包括主机、声光报警器、无线采集终端、位移传感器、模板沉降传感器、轴压传感器及云平台进行监测；7）监测数据分析：根据现场实际监测数据，对高支模体系进行动态预警，同时根据施工过程中实际情况，对模板支撑体系薄弱环节进行重点加固，使其符合国家规范和设计要求，确保高支模体系安全稳定运行。

4.2监测设备布置

在高支模体系安装过程中，需要进行多项监测工作，对其稳定性进行监测，同时对其沉降量、位移等进行监测，监测主要内容包括：1）对架体结构变形和沉降进行监测，以确定结构稳定性，在设计阶段通过有限元分析方法对架体结构稳定性进行分析，当发现架体结构不符合规范要求时，需要采取措施对其进行加固；2）对高支模体系侧向位移进行监测，由于高支模体系侧压力较大，如果在施工过程中没有采取有效措施，很容易导致高支模体系失稳；3）对架体结构变形和沉降进行监测，可以及时发现高支模体系是否存在变形过大、沉降不均匀等问题。通过监测可以及时发现并采取相应措施进行处理。在上述工作完成后，需要将测得数据传输到计算机中，通过软件对采集到的数据进行分析处理，判断高支模体系是否满足设计要求。若监测数据表明高支模体系存在不安全因素，则需要及时采取相应措施。同时还需要对高支模体系安全性进行评价，若其符合规范要求则可继续使用；若不符合规范要求则需要对其进行加固处理或者重新设计，此外还需要将监测数据和实际施工过程相结合，找出不同阶段之间差异性，从而对高支模体系施工过程进行控制[4]。

4.3监测方法

根据本工程特点，为保证高支模体系安全稳定运行，我们在高支模体系需监测位置安装模板沉降传感器、轴压传感器、位移传感器，其中，位移传感器用于测量各点竖向位移及水平位移，通过数据采集器（简称：DETM）传输到计算机中进行处理，DETM将高支模体系各个节点上的数据处理后生成曲线图或柱状图等结果信息反馈云平台。在整个监测过程中，所有监测信息都会通过信号传输到计算机中，然后进行分析计算并显示在屏幕上。

高支模体系监测主要有以下几个方面：1）监测高支模体系各点位移情况；在施工过程中，对所有传感器进行定期检查、标定及校准，对发现异常数据进行分析判断并及时处理，确保系统运行稳定；2）高支模体系施工过程中，各个监测点上位移变化曲线基本是一致，说明各监测点位移变化规律相同；3）通过对监测数据进行分析计算，我们可以得到各监测点位移变化值，从而判断各监测点位移变化值是否在合理范围内；4）在高支模体系施工过程中，各监测点位移变化值基本一致，说明各监测点竖向位移变化值基本相同，高支模体系整体处于安全稳定状态；5）通过对各监测点位移变化值分析计算，可以判断出高支模体系各个节点处位移变化值是否在合理范围内

[5]。

4.4监测数据处理

在施工阶段期间，对高支模体系水平位移、竖向位移进行监测，通过数据处理可以看出，在支模过程中，位移监测值随时间变化呈现“V”型变化趋势；在支架拆除阶段，从监测结果可以看出，在拆除过程中，高支模体系水平位移、竖向位移和竖向沉降监测值均呈现“V”型变化趋势，但会出现突然增大现象；在无人施工阶段，从监测结果可以看出，其数据变化规律一致。

在第一阶段施工时，高支模体系水平位移、竖向位移和竖向沉降均未出现异常，但是在第二阶段拆除时，由于高支模体系刚度有所降低，出现较大位移，通过分析可以发现，高支模体系水平位移和竖向位移最大值均出现在拆除过程中，而此时水平位移和竖向位移已经超出规定允许范围，因此通过预警系统可以及时对该区域进行安全预警。

在高支模体系监测过程中，高支模体系变形变化与周边环境变形变化密切相关。在高支模体系周边环境变形较大时，应对其进行有效监测与控制，当周边环境变形较小时，可根据监测数据判断其是否存在安全隐患。

5结语：

综上所述，盘扣式钢管高支模体系综合监测技术能够有效地保证高支模体系的安全稳定运行，避免高支模体系在实际工程中发生坍塌事故，因此，应积极推广这种综合监测技术，实现高支模体系安全稳定运行的智能化、信息化管理。

参考文献：

[1]何舰. 盘扣式高支模架体抗倒塌能力与动力特性研究[D].吉林大学,2024.

[2]曹益. 承插型盘扣式高支模体系稳定性分析与安全性评价[D].安徽建筑大学,2024.

[3]张胜光,赵腾飞.工业厂房项目盘扣式脚手架高支模专项施工技术[J].中国建筑金属结构,2023,22(04):71-73.

[4]蒋云飞.盘扣式脚手架在厂房项目高支模中的应用研究[J].新型工业化,2022,12(06):135-138.

[5]刘雨琪. 盘扣式钢管高支模体系综合监测技术研究[D].湖南科技大学,2024.