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高支模无线实时监测系统01建筑业三大危险源深基坑支护高大模板搭设建筑起重机械管理高支模实时监测系统01一、高支模：全称高大模板支撑系统。住房和城乡建设部2009年12月26日发布的《建设工程高大模板支撑系统施工安全监督管理导则》中定义：危险性较大高支模：高度超过5m，或搭设跨度超过10m，或施工总荷载大于10kN/m，或集中线荷载大于15kN/m的模板支撑系统。超过一定规模危险性较大高支模：高度超过8m，或搭设跨度超过18m，或施工总荷载大于15kN/m，或集中线荷载大于20kN/m的模板支撑系统随着我国国民经济的快速发展和城市化进程的加快，大型复杂工程项目的建设日益增多，高支模系统作为此类工程的模板支撑体系得到了越来越广泛的应用。由于高支模系统本身具有多样性、复杂性及高危性的特点，近年来，高支模系统坍塌事故频繁发生，严重威胁大型建筑的施工安全，并受到社会各界广泛关注。012014年3月9日20时30分，湛江市遂溪县岭北镇广东北部湾农产品流通综合示范园区内一正在施工的建筑物坍塌，现场参与施工的32名工人中31人不同程度受伤，1人经抢救无效死亡。经初步调查，事故发生的原因是由于支撑楼面倒制的支架不固而造成倒塌。2014年3月9日22时20分，云浮市云城区城北新世纪广场工地在混凝土灌浇施工时意外坍塌，事故造成2人死亡、1人重伤、2人受轻伤。二、引言012014年12月29日，北京市海淀区清华附中体育馆工程，发生基础钢筋坍塌事故，造成10名施工人员死亡，4名施工人员受伤。2014年10月20日，江西省吉安市新干县河西接待中心工程，发生模板支撑体系坍塌事故，造成6名施工人员死亡。012015年2月9日，云南省文山州职教园区学生活动中心工程发生一起高支模坍塌事故，造成8人死亡、7人受伤。2015年1月3日下午5点左右，郴州市郊柿竹园附近一在建建筑工地部分脚手架、临时构建及墙体发生坍塌，多名工人被埋。01三、高支模事故主要破坏形式高支模安全事故主要是承载过大或变形所致，钢管板支撑体系坍塌破坏的模式主要有六种：1、支架顶部失稳造成的(局部)坍塌破坏；2、支架底部失稳造成的整体(局部)坍塌；3、支架中部失稳造成的整体(局部)坍塌破坏；4、支架破坏造成的整支架垮塌破坏；5、支架过大沉降变形造成的整体(局部)垮塌破坏；6、支架过大沉降变形造成的整体倾覆垮塌破坏。01四、高支模坍塌事故原因1、设计方面(1)设计人员对高大空间支撑体系的技术特性不熟悉，仅凭施工经验进行搭设，设计不周全，计算出现错误或取值不合理；(2)模板支撑体系荷载计算错误或考虑不周，如施工荷载估计不当，未能充分考虑施工过程中的附加荷载；(3)计算模型不合理，未考虑立杆的偏心受压影响，未能正确反映模板与立板之间的传力体系等；(4)设计构造措施设置不足。如在软地面上搭设支撑架时立杆底部未设垫板的；扫地杆不足；扣件预紧力矩不足；支模架结构节点未双向安装水平连接杆。012、材料方面(1)钢管和扣件的质量低劣；(2)使用残旧丧失工作性能的构件。如带有裂缝、硬弯、压痕等钢管等；3、施工方面(1)模板支撑体系搭设不规范。如结构三维尺寸过大；人为减少钢管、扣件的数量；立杆最高点未采用双扣件；剪力撑过少；(2)未编制施工方案；(3)浇筑顺序不当；(4)泵管靠在支模架上，使之产生晃动；(5)浇筑与加固交叉作业；(6)混凝土养护时间不足即拆模。01五、破坏机理从以往的高支模事故中可以总结出，高支模发生局部坍塌，主要是高支模局部立杆失稳弯曲，由相连水平钢管牵动相邻立杆，引起连锁反应，同时模板下陷，混凝土未固结时会在下陷处聚集加重荷载导致高支模局部坍塌；混凝土已初凝但强度不足时，则构件会“超筋”脆性破坏下坠亦导致高支模坍塌。高支模发生整体倾覆是由于水平作用或水平位移过大，产生重力二阶效应，最终导致整体失稳。注释：超筋破坏：当构件受拉区配筋量很高时，则破坏时受拉钢筋不会屈服，破坏是因混凝土受压边缘达到极限压应变、混凝土被压碎而引起的。重力二阶效应：侧向刚度较柔的建筑物，在风荷载或水平地震作用下将产生较大的水平位移，由于结构在竖向荷载P的作用下，使结构进一步增加侧移值且引起结构内部各构件产生附加内力。这种使结构产生几何非线性的效应，称之为重力二阶效应01六、高支模的监测与监管住房和城乡建设部《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。《广东省建设工程高支撑模板系统施工安全管理办法》(粤建监字[1998]027号)第二条中规定：“高支撑模板系统(以下简称“高支模”)是指高度大于或等于。4.5米的模板及其支撑系统。全施工监测的具体做法是：在第十三条明确高支模安“混凝土浇筑时，施工单位应派安全员专职观察模板及其支撑系统的变形情况，发现异常现象时应立即暂停施工，迅速疏散人员，待排除险情并经施工现场安全责任人检查同意后方可复工。”01《广州市城乡建设委员会关于进一步加强危险性较大的混凝土模板支撑工程和承重支撑体系安全监测工作的通知》(穗建质2014〕168号)监测参数——整体水平位移、模板沉降、立杆轴力、杆件倾角；监测方法——积极采用实时监测方法；监测阶段——预压、混凝土浇注过程《广州市城乡建设委员会关于加强建筑施工模板支撑系统安全管理工作的通知》(穗建质〔2014〕233号)再次要求督促工地积极采用实时监测的自动化措施，保证监测数据的及时性和有效性。01七、高支模的监测原理01八、高支模原有监测方法准备工作——检查搭设情况监测设备——外围采用光学仪器观测指标——高支模的变形监测频率——半个小时异常处理——停工，上报相关部门监测盲区空间盲区时间盲区响应盲区01原有的高支模施工安全观察采用光学仪器，在支撑体系内各关键部位布点，每半小时左右观测高支模的变形情况。由于高支模内部构件密集，实际只能观测到支模体系外围加之高支模外围体系有安全网，往往连观测的变形情况。都不可行。高支模是个柔性的时变体系，外围的变化与内部没有直接的关系。高支模坍塌往往发生在内部局部，导致体系连续倒塌，外围观测不能全面掌握高支模的安全状态。原有的方法观测间隔较长，实现不了实时监测，一旦出现变形超限，很难及时撤离危险区域。九、高支模原有监测方法的不足01十、高支模实时监测研究我们在深入调查、调研高支模的破坏模式、坍塌原因的基础上，经过长时间的研发，进行了大量的实验和工程实践，成功研制出高支模实时监测警报系统。该系统已正式投入使用，取得了显著的效果。高支模实时监测警报系统采用自动化的监测手段，对高支模的模板沉降、支架变形和立杆轴力实时监测，可以实现“实时监测、超限预警、危险报警、预防事故、减少损失”的功能。该系统包括智能数据采集仪、传感器、报警器和监测软件。01十、高支模监测警报系统0101高支模实时监测内容准备工作——检查搭设情况监测设备——自动化检测设备观测指标——高支模的整体水平位移、模板沉降、立杆轴力、杆件倾角监测频率——实时监测异常处理——现场预报警，上报相关部门整体监控多参数监测及时响应实时监测01十一、高支模实时监测系统工作流程1、高支模搭设完成后，在楼板正中模板底部和梁跨中的模板底部安装位移传感器和压力计，实时监测该部位的挠度和应力；在高支模顶部角点布置水平位移传感器，实时监测高支模整体水平位移。2、对模板采用预制混凝土块进行预加载，使高支模各部分接触良好，进入正常工作状态，变形趋于稳定3、混凝土浇筑过程中，监测系统实时监测，数据通过采集仪传送给现场的监控计算机，进行数据分析和判断。4、当监测值达到设计限定值时，系统预警，提醒现场项目负责人、监理、监督员等，排查原因。5、在高支模发生局部坍塌事故前，报警触发装置触发现场声光报警器，作业人员争取逃生时间。011、监测目的针对危险性较大的混凝土模板支撑工程和承重支撑体系(以下简称高支模)，在支架预压和混凝土浇筑过程中通过实时监测高支模关键部位或薄弱部位的水平位移、模板沉降、立杆轴力和杆件倾角等参数，监控高支模系统的工作状态，协助现场施工人员及时发现高支模系统的异常变化。当高支模监测参数超过预设限值时，监测系统自动通知现场作业人员停止作业、迅速撤离现场。2、监测对象符合以下条件之一的高支模需要进行预压监测和混凝土浇筑过程中的安全监测：1、搭设高度5m及以上；2、搭设跨度10m及以上；3、施工面荷载10kN/m2及以上；4、集中线荷载15kN/m及以上；5、高度大于支撑水平投影宽度且相对独立无联系构件的混凝土模板支撑工程十二、高支模实时监测实施要点013、监测依据标准和规范①《建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范》JGJ128-2000；②《钢管满堂支架预压技术规程》JGJ/T194-2009；③《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011④《建筑施工安全检查标准》JGJ59-2011；⑤《建筑施工临时支撑结构技术规范》JGJ300-2013；⑥《危险性较大的分部项工程安全管理办法》(建质〔2009〕87号）⑦《关于印发广东省住房和城乡建设厅危险性较大的分部项工程安全管理办法的实施细则通知》(粤建质(粤建质〔2011〕13号)⑧《广州市城乡建设委员会关于进一步加强危险性较大的混凝土模板支撑工程的承重支撑体系安全监测工作的通知》（穗建〔2014〕168号）⑨《广州市城乡建设委员会关于加强建筑施工模板支撑系统安全管理工作的通知》(穗建质【2014】233号)⑩委托单位提供的高支模专项施工方案(需对专项施工方案进行专家论证的项目，应提供专项施工方案专家论证审查表、设计图纸等资料)014、测点布设原则高支模关键部位或薄弱部位为：跨度较大的主梁跨中、跨度较大的双向板板中、跨度较大的拱顶及拱脚、悬挑构件端部以及其它重要构件承受荷载最大的部位。测点布置原则为：①以既有混凝土柱、剪力墙等固定结构为参考点，设置水平位移传感器，监测高支模支架的整体水平位移；②以支模体系地面为参考点，在梁底，板底模板安装竖向位移传感器，监测模板沉降；③选取荷载较大或有代表性的立杆，在立杆顶托和模板之间安装压力传感器，监测立杆轴力；④选取对倾斜较敏感的杆件(如荷载较大或易产生水平位移的立杆)，在杆件上端部安装倾角传感器，监测杆件倾角。015、监测限值由于每个项目的设计，搭设形式和使用材料的不同，监测限值可依据相关规程，该工程的专项方案，专家论证意见和参考预压情况确定，由设计、施工和监理等单位确认。预警值可取报警值的0.8倍。①杆件轴力：监测的轴力报警值应为立杆设计承载力扣除模板、钢筋自重和可变荷载。②模板沉降：监测报警值可根据JGJ162-2008，4.4条确定。)③水平位移量：监测报警值可根据JGJ300-2013，8.0.9条确定。④杆件倾角：监测报警值根据被监测杆件计算长度和允许变形值计算得到。6、监测频次为保证监测的实时性和有效性，在监测过程中数据的采样频率应大于或等于1s017、监测实施细则(1)监测准备工作①监测人员依据《高支模专项施工方案》(以下简称专项方案)制定《高支模实时监测方案》(以下简称监测方案)明确监测参数和布点，由委托方组织设计、施工和监理等单位确定监测参数的预警值、报警值，明确监测的起始、终止时间。②监测人员与委托方现场相关人员进行技术交底，施工单位应组织作业人员进行应急预案宣贯。③监测人员根据专项方案和监测方案的要求，在现场技术人员协助下完成传感器和报警器安装。01(2)支架预压①支架预压荷载不应少于支架承受的混凝土结构恒载与模板重量之和的1.1倍。②支架预压区域应划分成若干预压单元，每个预压单元内实际预压荷载的最大值不应超过该预压单元内预压荷载平均值的110%。每个预压单元内的预压荷载可采用均布形式。③支架预压应按预压单元进行分级加载，且不应小于3级，3级加