超高模板脚手架工程信息化施工监测工法

（超高）模板脚手架工程信息化施工监测工法1总则模板脚手架因系临时性结构，其形状、结构、寿命、用途等均随建筑结构而变，呈多样性特点。现场施工中，部分施工技术人员往往过于依赖于各自的施工经验，对施工环境、结构等特点等的变化缺乏足够的重视，尤其是对脚手架这种临时性结构必然存在的质量及安全的因素，脚手架的设计理论也不成熟，此外由于现场测试难度大，无法在实验室开展模拟施工实验，使对脚手架的研究方法受到极大的限制。近年来国内发生的重大脚手架乃至造成结构物坍塌事故者，不胜枚举，2000年11月25日南京发生的一起***大楼施工模板脚手的倒坍即为典型一例。历史上发生的最惨重的脚手架坍塌事故曾造成53人死亡。因此如何确保工程质量与施工安全，努力做到科学施工，便是摆在工程技术人员面前的一项重大课题。1.1特点模板脚手架工程的信息施工监测系统即是利用测试仪器对工程结构在关键施工过程中直接影响工程质量和施工安全的技术控制指挥进行现场全过程和动态监控，以实现施工过程的预警作用。它在测试验方法上结合工程实际水平将传统的和先进的测试设备相结合，将机械测试和电测相结合，对模板脚手架尤其是超高型模板脚手架在施工中的各个阶段的应力、应变及其变化实行监测，既可以是全过程的跟踪监测，也可以是间断性的不连续监测，其测试数据直观、分析过程简捷，因而能有效地预警施工结构的破坏，控制施工结构的质量，同时能为完善、调整施工方案、提高科学施工水平，探索和完善支架的设计施工理论，提供有效的指导作用，具有极强的推广应用价值。1.2适用范围适用于平板式结构、普通框架结构，单双向预应力结构等多高层建筑的施工过程测试，尤其适用于大梁重荷载下高于10米的超高模板脚手架，以及多高层建筑结构需快速拆架和模的施工现场测试。2测试设备及原理2.1百分表、千分表用于量测构件位移的一种接触式机械量程表，量程一般为3cm和1cm，精度分别0.1级和0.01级。它通过固定于独立钢管架上的磁力表架将其安装于梁底，将表顶头触顶于梁底面，当梁板因荷载传递受弯竖向变位时，带动表顶杆运动，引起表针转动，从而量测出构件的变位数值。其构造见图一，磁力表架构造见图二。图一百分表、千分表构造图二磁力表架构造2.2水准仪用于量测构件大位移的一种非接触式光学仪器，便于作多点和远距离量测，使用时可将其座设在没有上下变位的地面或楼板上，通过其目镜观测被测构件（梁板、立杆）的上下变位见图三、图四。图三水平仪测试楼板竖向变位示意图图四水平仪观测模板支架沉降变位示意图2.3电阻应变片一种测量被测构件应力变化的一种接触式量测仪器。见图五。它可将被测构件的应变参数转换成电参量，即电阻的变化，形成电测法，使测试更具灵敏度和精度，并可作远距离量测，便于多点量测，并具有快速采集数据和自动记录等优点。使用时将电阻应变片粘贴于结构的表面与结构一起变形。变形后，电阻丝伸长或缩短，引导电阻值变化，使通过电阻片的电流发生变化，并通过电阻变仪予以接收，经过分析可计算得出相应应变的变化值。每个电阻片一般只能用1—2次，不宜作长期监测。宜选用标距L为10mm、最小刻度为5με或1με的纸基电阻应受片。图五电阻应变片2.3拉压式电子传感器采用应变筒为双向测力敏感元件，可作为在一次测量中抗力、压力都有的测力元件。传感器的基本原则同应变片，但其测量更可靠，具有一定的抗冲击振动稳定性，并适用于远距离的动静态测量。可优先采用13T的（拉）压力传感器。2.5静态电阻应变仪主要用于实验应力分析及静态强度研究中测量结构及材料任意点的应变，其主要特点是将应变与平衡箱二者合为一体，携带方便，可和传感器、应变片等配合使用。3百分表3.1百分表在需架设百分表的位置，搭设简易钢管架，架体应基本平衡、可靠，并和周围其他架体严格分离，架体最上方架体磁力表架的天梁宜低于被测构件的2050mm。百分表通过磁力表架吸附上架体上梁处，在构件测试点处，用砂轮磨平表层，用502胶水将一小块（约4cm见方）玻璃片粘于测试点处，将百分表顶头住玻璃片，预留一初读数。见图六。测试时架体绝对不能碰动。图六百分表、千分表安装示意图3.2水准仪按常规架设，一般要求架设位置相对于被测构件是绝对静止的，当有相对竖向位置时，要求在数据分析时，将相对位移值扣除。见图三。3.3电阻压变片需要质量优良的粘合剂和正确的粘贴工艺，才能保证良好的贴片效果。①、立杆表面处理。选择好立杆上的贴片位置，用钢锉刀打磨，清除表面油漆、铁锈等，再分别用中粗和细铁矿纸细化打磨，直至贴片位置光洁，选用丙酮溶剂清洗贴片位置表面，清洗过的地方不能用手触摸，以防污染。②、在处理过的立杆贴片面积的外围划出测点中心线。③、涂胶贴片。宜选用北京产502胶水，在试件表面及应变片背面多涂一薄层粘结剂后再行粘合，以确保粘结剂饱满。宜采用对称贴片。见图七。按全桥接线，每1020根立杆设一对补偿片。④、检查贴片质量。包括电值、绝缘电阻、贴片位置等。用万用表测定电阻片的电阻值，阻值相差较大者，应剔除换贴新片。在静态测量时，要求电阻丝和试件间的绝缘电阻值＞20MΩ。⑤、接线。每根钢管将1.3号应变片串联，2、4号串联，这样可以清除钢管弯曲变形的影响。用电烙铁将每一串联点分别与一引线焊牢，并将引线的另一头焊接于各自的连接导线，最后再将导线接入应变仪中，为减少测试误差，要求各导线长度相等，同时导线需编号标记，以便安装布线和测试记录。⑥、防潮包裹。用702胶水将应变片封裹，以防潮、防污。图七管贴片示意图3.4传感器①、加工承压头。为便于传感器的稳定承载，需用45#钢加工专用的承压头，如图八。承压头表面宜采用渗碳或镀锌工艺。②、标定。将承压头分别拧人传感器，安装导线并按入应变仪，在实验室压力机上标定。每个传感器进行加载——卸载循环标定不少于2次，记录数据，绘制曲线图。③、现场安装。现场搭架时，选择需测试的立杆，用砂轮将地面打磨平，将传感器及承压头套入立杆，安放稳定，并用塑料皮将传感器临时封裹，以防受潮。④、接线、调试。测试前将传感器连续导线分别接入传感器和应变仪，并作相应调试。图八承压头安装示意图4现场测试根据工程特点，制定测试方案，一般宜选择主梁、次梁下部支撑立杆，进行荷载传测试；选择主梁、次梁构件进行竖向变位测试。测试过程一般根据需要选择在浇筑各层楼板砼、拆模板支架、张拉主、次梁预应力筋、施加较大的施工活荷载等过程。事先应制定测试方案，并按有关程序报批。5现场组织5.1开始搭设模板脚手架时，由4人负责安装压力传感器，其中1名勤杂工负责用砂轮打磨砼地面及清理、平整场地；1名模板工负责配合搭架工搭设被测试的立杆；2名试验工负责拉线标记传感埋设位置，并安装传感器。5.2正式测试前由810人组成小组负责仪器架设、调试的准备工作，其中1名测量工负责架设水平仪，2名模板工负责搭设架设百分表的钢管支架及其他搭架和搬运等工作，23名试验工负责安装百分表和电阻应变片的贴片工作，13名试验工负责应变片和传感器的接线及调试工作，1名电工负责现场测试用电准备，1名项目经理负责现场协调工作。5.3正式测试时，每套应变仪配备2人，其中1人读数，1人记录；每2个百分表配备1人进行测读并记录；每台水平仪配1人操作；另配备1名电工，1名模板工；项目经理负责现场协调，课题负责人负责测试人员及仪器的总协调工作。6数据处理与分析记录测试数据，应有记录人，见证人签字。对原始数据必须珍惜，不可任意改弃，对其需进行整理、加工、分析，最后得出结论。6.1整理。将数据记录表编页、分类、装订、对不清晰的数据进行确认，同时完善对测试环境的记录，如当的气温、湿度、记录时间等。6.2加工。将传感器的标定值绘制成曲线，依此将传感器的测试值换算成荷载值。同时将应变片的测试值计算成荷载值，必要时利用短钢管上贴同样状态的应变片，在试验室压力机上做模拟试验，以此推定所测试的荷载值。6.3分析与结论。剔除因系统误差、过失误差和偶然误差所造成的“怪异”数据，将“正常”数据绘制成曲线，计算同组数据的平均值，将测试数据和设计计算值进行比较分析误差，找出规律，得出结论，并为修改、调整施工方案提供参考意见。7效益7.1经济效益由于采用现场测试技术、支承体系的安全性人为控制中，减少了设计的盲目性和使用中的风险性，实际支模层数一般能减少一层到一1层半（采用二次支撑相当于半层），因此周转材（模板、钢管、木材等）的一次性投入可节省1/3-1/2，每层节省工期510天，同时随着结构工期的减少，现场各种设备租赁费及现场管理费也将相应减少，总体经济效益明显，尤其是高层建筑施工经济效益更加十分可观。7.2社会及环境效益①、利用信息化技术对关键施工过程进行全程、动态监控，从根本上杜绝了工程结构坍塌的可能性，确保了施工安全。②、利用科学的方法设计模板支架，施工中对主要技术指标现场监控，有效地提高了工程质量，提高了施工的科学化水平，促进了