芯耀
与非AI
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高支模,即高大模板支撑体系,是建筑工程中风险等级最高的分部分项之一。在机场航站楼、会展中心、体育场馆、超高层核心筒以及各类大跨梁板等高大空间现浇混凝土结构中,模板支撑体系搭设高度大、跨度大、上部荷载集中,一旦失稳,往往在短时间内发生局部或整体坍塌,是建筑工地重特大事故的主要来源。也正因如此,高支模从方案编制、搭设验收到浇筑过程管理都有专门监管要求,而对支撑体系状态的持续观测,始终是现场安全管理绕不开的一环。
高支模为什么会垮:倾斜是失稳的前兆信号
要理解倾斜监测的价值,先要弄清高支模的破坏机理。
局部坍塌,往往是连锁反应。 现浇结构浇筑过程中,混凝土湿重和振捣冲击叠加在支架顶部,荷载沿立杆向下传递。当某根立杆因初始弯曲、扣件滑移或局部超载而先失稳,其竖向承载力骤降、产生侧向弯曲;弯曲的立杆又通过水平杆把水平力传给相邻立杆,牵动相邻立杆跟着偏心受力、逐根失稳,最终在极短时间内发展成一片区域的坍塌。
整体倾覆,则与重力二阶效应有关。 当支架顶部的水平位移持续累积,竖向荷载作用线偏离杆件轴线,产生附加弯矩,即重力二阶效应。位移越大,附加弯矩越大,形成恶性循环,直至整个支架整体失稳倾覆。
无论是局部失稳还是整体倾覆,支架立杆的倾斜变形都先于坍塌发生,是失稳的早期前兆。换句话说,在事故真正发生之前,支架已经用"倾斜"给出了提示。问题在于:这个提示能否被及时发现。
监管怎么说:危大工程开展监测有明确依据
高支模属于危险性较大的分部分项工程,相关监测义务在部门规章层面有据可查。
《危险性较大的分部分项工程安全管理规定》(住房城乡建设部令第37号,2018年6月1日施行)第十七条明确,施工单位应当按照规定对危大工程进行施工监测和安全巡视。这是危大工程开展监测的部门规章依据。
建办质〔2018〕31号对危大工程范围作出界定:模板工程及支撑体系搭设高度5m及以上,或搭设跨度10m及以上,或施工总荷载(设计值)10kN/㎡及以上,或集中线荷载(设计值)15kN/m及以上,即列入危大工程;而"超过一定规模"(通常所说的高支模)为搭设高度8m及以上,或搭设跨度18m及以上,或施工总荷载(设计值)15kN/㎡及以上,或集中线荷载(设计值)20kN/m及以上,须组织专家论证。上述数值为判定参考,具体以住建部现行规定及地方执行口径为准。
建办质〔2021〕48号《危险性较大的分部分项工程专项施工方案编制指南》要求,模板支撑体系工程专项方案应包含监测监控措施,包括监测点的设置、监测仪器设备和人员的配备、监测方式方法、信息反馈、预警值计算等。
《建设工程高大模板支撑系统施工安全监督管理导则》(建质〔2009〕254号)明确,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。
此外,JGJ 162《建筑施工模板安全技术规范》、JGJ 130《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》、JGJ 166《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》、JGJ 300《建筑施工模板支架技术规范》等,对支架搭设、使用与检查提出了系统性要求。可以看出,"监测"不是可选项,而是危大工程管理的法定动作。
传统人工观测的短板:人盯不过来
按照254号导则,浇筑过程应有专人观测。这套"人工巡视+肉眼判断"的做法沿用多年,但面对实际工况存在明显局限。
一是夜间连续浇筑最难守。大体积、大跨度结构的混凝土浇筑往往连续进行,甚至通宵作业。夜间照明差、视线受限,观测人员连续值守数小时,疲惫与注意力下降在所难免,而恰恰是在后半夜,支架变形最容易从量变走向质变。
二是测点太少、覆盖不全。人工拉线、目测、敲击检查主要依赖经验,一次能兼顾的立杆数量有限,难以对大范围支架做全面体检。等肉眼看到明显弯曲或松动时,变形往往已进入快速发展阶段。
三是不连续、不实时。人工观测是离散的、瞬时的,两次巡检之间发生的变化无人知晓。而倾斜变形一旦进入快速发展期,留给处置的时间窗口可能只有几十分钟甚至更短。
这正是无线倾角传感器进入施工现场的原因:把"人盯"升级为"连续盯",尤其覆盖人工观测最薄弱的夜间时段。
无线倾角传感器怎么测:连续监测的落地思路
对支架倾角进行连续监测,目前已有成熟的技术路线和行业标准支撑。T/CECS 542-2018《模板工程安全自动化监测技术规程》明确,支架倾角可采用倾角传感器监测;支架倾角测试点应布置在轴力监测的立杆上;监测支架顶部变形的倾角传感器,应安装在可调托撑调节螺母下方附近。测点数量则根据支撑体系平面布置确定。也就是说,倾角测点布在哪、装在哪,行业技术标准已有明确规定,现场可按此执行。
以直川科技高精度无线倾角传感器的监测思路为例,一条完整的落地路径大致如下:
传感器本身。 采用MEMS测量原理,精度可达±0.005°,足以捕捉支架缓慢累积的微小倾斜;防护等级IP67,工作温度-40℃～+85℃,可适应工地露天、粉尘、雨雪等恶劣环境。
免拉线组网。 支持4G、LoRaWAN、NB-IoT多模无线传输,现场不必布线,传感器就近安装即可将数据回传至监测平台,适合浇筑期临时布设、转场复用的场景。
供电与续航。 采用锂亚电池供电,续航约3～5年,可覆盖单次浇筑周期,也支持不同项目之间拆除转场、重复使用。
安装方式。 非侵入式免布线固定,布设快、拆得快:浇筑前快速布点,浇筑期持续值守,浇筑完成后拆除转场,不影响支架搭设与拆除的正常工序。
数据呈现。 监测平台将各测点倾角按时间连续记录,形成趋势曲线。与单点"报警"相比,趋势曲线更能反映变形的发展速度——是平稳、缓慢增长,还是突然加速,处置的紧迫性完全不同。
从数据到处置:连续曲线是研判依据,不是自动开关
有了连续监测数据,下一步是如何用。这里需要特别强调:监测数据的作用是辅助研判,预警与处置仍要纳入现场管理流程。
预警值由专项方案确定。按照48号指南,预警值计算是专项施工方案监测监控措施的一部分。倾角达到多少应预警、达到多少应停止浇筑,应由专项施工方案或监测方案结合结构计算确定,现场不得自行套用。
超限处置按既有流程执行。当监测数据接近或达到预警值时,应按照专项方案启动响应,必要时立即停止浇筑、撤离作业人员,这与254号导则的要求一致。
与人工巡视、验收互补。自动化监测解决"持续、实时、覆盖薄弱时段"的问题,人工巡视解决"现场判断、确认情况"的问题。监测发现异常后,由管理人员到场复核、判断、决策,两者形成闭环,而非相互替代。
能力边界:监测是"哨兵",不是"盾牌"
必须把话讲清楚:倾角监测的价值在于监测、记录、捕捉、量化、预警、辅助研判,它不具备加固或防护功能。也就是说:
它不替代支架体系的设计验算,不替代搭设质量与扣件扭矩检查,不替代专项方案的执行与验收;
它不替代轴力、水平位移等其他监测手段,倾角、轴力、位移等多维数据相互印证,能更全面反映支架状态;
预警值、响应流程必须由专项方案确定,监测设备本身不能代替管理决策。
打个比方:倾斜监测像站岗的哨兵,负责发现异常、发出信号;而支架该怎么搭、怎么验、怎么处置,靠的是设计、验收和现场管理。哨兵不能代替工事本身,但少了哨兵,很多风险会在无人察觉中逼近临界点——尤其是在夜里、在连续浇筑时、在人眼看不到的地方。
FAQ
Q1:高支模判定的"8m/18m/15kN·㎡/20kN·m"是强制标准吗?
A1:这几个数值来自建办质〔2018〕31号,是"超过一定规模"(通常所说高支模)的判定参考,达到相应条件须组织专家论证。具体执行以住建部现行规定及地方执行口径为准,项目上应以当地主管部门要求为准绳。
Q2:倾角传感器能直接判定支架安不安全吗?
A2:不能。倾角监测提供的是连续变形数据,用于捕捉失稳前兆、辅助研判;支架是否安全,要结合设计验算、搭设质量、轴力与位移等多维信息综合判断,最终由现场管理按专项方案决策。
Q3:浇筑时倾斜多少应该停下来?
A3:没有统一的自定数值。预警值、报警值应由专项施工方案或监测方案结合结构计算确定,现场不得自行套用。达到预警值后按方案启动响应,必要时停止浇筑、撤离作业人员。
Q4:无线倾角监测和人工观测冲突吗?
A4:不冲突,两者互补。自动化监测解决持续、实时、夜间值守难的问题;人工巡视负责现场复核与判断。监测发现问题、人工确认处置,才是完整的闭环。
