满堂支架安全预警施工工艺的制作方法

本发明涉及一种满堂支架安全预警施工工艺。

背景技术：

桥梁满堂式脚手架施工是项目安全管理的重难点，支架安全事故会延误施工进度、增加工程造价，而且给工人的生命安全带来严重威胁。脚手架施工的安全管理涉及搭设、验收、日常使用维护、拆除等多个环节以及工人操作、施工条件、气候环境等多种因素，因此脚手架管理工作相对比较复杂。

当前脚手架安全管理主要依靠施工前编制安全专项方案，专家评审论证以及施工过程中管理人员检查和巡视等手段进行控制。这种方式能够对可见的不安全状况进行管理，但对潜在的支架关键部位受力情况发生变化时无法做出预判，对于管理人员视线外的不安全状态无法监控。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，通过对潜在的支架关键部位受力情况发生变化进行预判，提供一种更加科学和高效的满堂支架安全预警施工工艺。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：满堂支架安全预警施工工艺，设置安全预警系统，安全预警系统包括安装的数据采集传感器系统，传感器系统将不同采集频率、不同类型的数据测量后，在采集平台进行集中处理；

安全预警系统对实时数据进行自诊断，分类识别出支架受力变化、传感器失效、信号异常等情况；发现异常数据时立即自动将异常情况上传至控制中心，实时对系统信息进行采集，并提供图形、报表、曲线、报警信息。

作为优选方式，安全预警系统对用户采取口令和操作权限的管理，保障系统的安全性。

作为优选方式，安全预警系统暂时断电后电源接通时，系统的各个部分无需人为的干涉即可自动重启、同步校准和继续正常运行，并保留断点信息。

作为优选方式，所述的安全预警系统的安装工艺如下：

在支架搭设3m后安装支架立杆竖向受力监测预警仪器，支架搭设铺设底模完成后安装支架顶横向位移监测装置、杆件应变测量装置、预压前安装基础沉降测量装置；各仪器安装检查合格后均将数据线顺立杆整理临时固定在立杆上，其中靠近传感器位置设置向下弯曲的数据线段，防止水进入传感器，线路接头朝下放置，防止线路被毁，接头进水；在测量前连接仪器，测量数据后及时对传感器及数据线进行保护。

作为优选方式，支架立杆竖向受力监测预警仪器、支架顶横向位移监测装置、杆件应变测量装置以及预压前安装基础沉降测量装置的安装情况如下：

(1)支架立杆竖向受力监测预警仪器：安装在底托定位罩(底托定位罩主要起到固定和防止杂物进入传感器，是一个罩子)下，底垫钢板(厚度5mm)放在支架底垫木上，通电检查传感器运行情况；

(2)预压前安装基础沉降测量装置：安装在确定立杆的底部，距混凝土基础高度40cm，通电检查传感器运行情况；

(3)支架顶横向位移监测装置：在架体顶部安装镭射装置，对应的架体底部安装靶标；

(4)杆件应变测量装置：安装于架体顶部。

作为优选方式，将支架立杆竖向受力监测预警仪器、支架顶横向位移监测装置、杆件应变测量装置以及预压前安装基础沉降测量装置与安全预警系统的控制单元和/或控制中心连接，记录起始站、阶段值、报警情况等，由于监测数据均为自动记录，在每阶段完成将数据导出，按阶段整理数据。

作为优选方式，安全预警系统的数据记录包括：

(1)在支架搭设初期进场布设支架杆件竖向受力预警点，并检查传感器使用情况；

(2)支架搭设完成后，测量稳定的初始值，并记录；

(3)支架预压前记录各监测传感器数据；

(4)预压过程中与沉降观测一起同步分别记录各监测传感器数据；

(5)预压结束后记录各监测传感器数据；

(6)钢筋绑扎后记录各监测传感器数据；

(7)第一次混凝土浇筑过程中全程记录各监测传感器数据；

(8)第二次混凝土浇筑过程中全程记录各监测传感器数据；

(9)箱梁浇筑完成至浇筑完成后1、2、5、10、20、24小时记录各监测传感器数据。

作为优选方式，安全预警系统的监测警报设置如下：

分为三警报一校验，每种警报分三个等级。

(1)基础沉降超限报警

沉降超过2mm一级报警，基础正常，爆闪灯不工作，不发出声音。

沉降超过4mm二级报警，报警灯光为黄色爆闪灯，发出报警声音。

沉降超过5mm三级报警，报警灯光为红色爆闪灯，发出报警声音。

(2)立杆底部竖向受力超限报警

立杆底部受力超过0.5nk一级报警，支架工作正常，爆闪灯不工作，不发出声音。

立杆底部受力超过0.8nk或立杆底部受力低于支架安装初始值二级报警，支架受力较大或支架出现不均匀受力较为严重，报警灯光为黄色爆闪灯，发出报警声音。

立杆底部受力超过0.95nk或立杆底部受力远远低于支架安装初始值三级报警，报警灯光为红色爆闪灯，发出报警声音。

(3)支架顶横向位移超限报警(smax＝h/2000且s≤10mm)

支架顶横向位移超过(0.5×smax)时，即：s＜h/1000且≤5mm一级报警，支架顶横向位移正常，爆闪灯不工作，不发出声音。

支架顶横向位移超过(0.8×smax)时，即：s＜h/250且≤8mm二级报警，爆闪灯光为黄色爆闪灯，发出警报声音。

支架顶横向位移超过(0.9×smax)时，即：s＜9h/2000且≤9mm三级报警，爆闪灯光为红色爆闪灯，发出警报声音。

(4)竖向几何变形监测预警

红外线扫描仪的监测属于高灵敏度和微观监测，受立杆材质的不均匀性、材料温度敏感性不同、监测环境光强变化不恒定、观测介质干湿性变化、立杆安装节点精度和垂直度等影响。该措施是仅作为特殊情况时的辅助验证，在报警时予以记录并计算出偏差值。

作为优选方式，安全预警系统设置有在特殊情况下的监测措施：

出现以下情况之一时，进一步加强监测，缩短监测时间间隔，加密观测次数，并及时向施工、监理人员报告监测结果。

(1)监测项目的监测值达到报警标准；

(2)监测项目的监测值变化量较大或速率加快期间；

(3)环境积水、长时间连续降雨；

(4)监测数据忽然加大；

(5)临近结构物忽然出现大量沉降、不均匀沉降或严重开裂；

(6)当有其他危险事故征兆时。

作为优选方式，安全预警系统隐患的排除，包括局部应力过于集中隐患的排除和地基沉降隐患的排除；

其中，局部应力过于集中隐患的排除：

在左幅桥最后阶段混凝土施工时，发现竖向应力监测14#点的应力值在2.5小时内由原来的58.6kn增加至82.5kn，一级、二级、三级报警连续响起；施工单位及时停止混凝土施工，安排专人对该区域的架体进行全面检查，发现在14#监测点周边有6根立杆的顶托未打紧，与主龙骨有明显的间隙，导致局部应力集中，肉眼观察14#监测点的立杆有变形情况；

施工单位组织人员全面进行加固，将未受力的拉杆进行调整，并用水平斜拉杆和竖向斜拉杆进行加固；经过调整加固后，14#监测点的立杆应力从82.5kn降至56.4kn，恢复了正常状态，及时消除了隐患；

其中，地基沉降隐患的排除：

在右幅桥预压时，加载至100％后，地基沉降观测报警器报警，显示基础沉降超过5mm；施工单位组织人员检查，发现主墩承台靠大里程方向一侧支架基础有2-6mm的裂缝，呈不规则形状延伸；施工方立即组织设备开始对预压荷载进行卸载，并用6台30t螺旋式千斤顶将裂缝相邻的4排架子顶起，用8块100×100×2cm的钢板铺于裂缝上，增加木垫板后，回落千斤顶，观察24小时，地基未发生变化；加载过程中加大了监测频率，支架基础未发生变化，安全预警系统发挥了重要的作用。

本发明的有益效果是：安全预警施工工艺中使用了安全预警系统，安全预警系统应用的初衷是能够及时地发现问题，并在第一时间消除隐患，以确保施工过程中架体的安全。从本项目满堂支架现浇的过程中所发现的若干问题可以证明，预警系统的使用更加科学和高效。

满堂支架专项施工方案中，通过计算得到的各部位单根立杆的计算值与施工过程中安全预警系统测得的实测值较吻合、且能较准确的反算处安全系数。以往的施工方案实施之后，很难得到验证数据，而经过竖向应力的监测，可以较好的印证专项方案荷载验算的准确性。

附图说明

图1为满堂支架的结构示意图；

图2为本发明支架立杆竖向受力监测预警仪器的安装结构示意图；

图中，1-支架立杆，2-支架立杆竖向受力监测预警仪器。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

满堂支架安全预警施工工艺，设置安全预警系统，安全预警系统包括安装的数据采集传感器系统，传感器系统将不同采集频率、不同类型的数据测量后，在采集平台进行集中处理；

安全预警系统对实时数据进行自诊断，分类识别出支架受力变化、传感器失效、信号异常等情况；发现异常数据时立即自动将异常情况上传至控制中心，实时对系统信息进行采集，并提供图形、报表、曲线、报警信息。图1为满堂支架的结构示意图(仅表示满堂支架的形式之一)。

在一个优选实施例中，安全预警系统对用户采取口令和操作权限的管理，保障系统的安全性。

在一个优选实施例中，安全预警系统暂时断电后电源接通时，系统的各个部分无需人为的干涉即可自动重启、同步校准和继续正常运行，并保留断点信息。

在一个优选实施例中，所述的安全预警系统的安装工艺如下：

在支架搭设3m后安装支架立杆竖向受力监测预警仪器2，支架搭设铺设底模完成后安装支架顶横向位移监测装置、杆件应变测量装置、预压前安装基础沉降测量装置；各仪器安装检查合格后均将数据线顺立杆整理临时固定在立杆上，其中靠近传感器位置设置向下弯曲的数据线段，防止水进入传感器，而且向下弯曲可以留出预留长度，避免不小心被拉脱开，线路接头朝下放置，防止线路被毁，接头进水；在测量前连接仪器，测量数据后及时对传感器及数据线进行保护。

在一个优选实施例中，支架立杆1下设置支架立杆竖向受力监测预警仪器2、支架顶横向位移监测装置、杆件应变测量装置以及预压前安装基础沉降测量装置的安装情况如下：

如图2所示，(1)支架立杆竖向受力监测预警仪器2：安装在底托定位罩下(底托定位罩主要是起到固定和防止杂物进入传感器的罩子)，底垫钢板(厚度5mm)放在支架底垫木(如图2所示的木质垫板)上，通电检查传感器运行情况；

(2)预压前安装基础沉降测量装置：安装在确定立杆的底部，距混凝土基础高度40cm，通电检查传感器运行情况；

(3)支架顶横向位移监测装置：在架体顶部安装镭射装置，对应的架体底部安装靶标；

(4)杆件应变测量装置：安装于架体顶部。

在一个优选实施例中，将支架立杆竖向受力监测预警仪器2、支架顶横向位移监测装置、杆件应变测量装置以及预压前安装基础沉降测量装置与安全预警系统的控制单元和/或控制中心连接，记录起始站、阶段值、报警情况等，由于监测数据均为自动记录，在每阶段完成将数据导出，按阶段整理数据。

在一个优选实施例中，安全预警系统的数据记录包括：

(1)在支架搭设初期进场布设支架杆件竖向受力预警点，并检查传感器使用情况；

(2)支架搭设完成后，测量稳定的初始值，并记录；

(3)支架预压前记录各监测传感器数据(各检测传感器包括竖向应力传感器、竖向几何变形设备、平面位移设备、地基沉降监测设备)；

(4)预压过程中与沉降观测一起同步分别记录各监测传感器数据；

(5)预压结束后记录各监测传感器数据；

(6)钢筋绑扎后记录各监测传感器数据；

(7)第一次混凝土浇筑过程中全程记录各监测传感器数据；

(8)第二次混凝土浇筑过程中全程记录各监测传感器数据；

(9)箱梁浇筑完成至浇筑完成后1、2、5、10、20、24小时记录各监测传感器数据。

在一个优选实施例中，安全预警系统的监测警报设置如下：

分为三警报一校验，每种警报分三个等级。

(1)基础沉降超限报警

沉降超过2mm一级报警，基础正常，爆闪灯不工作，不发出声音。

沉降超过4mm二级报警，报警灯光为黄色爆闪灯，发出报警声音。

沉降超过5mm三级报警，报警灯光为红色爆闪灯，发出报警声音。

(2)立杆底部竖向受力超限报警

立杆底部受力超过0.5nk一级报警，支架工作正常，爆闪灯不工作，不发出声音。

立杆底部受力超过0.8nk或立杆底部受力低于支架安装初始值二级报警，支架受力较大或支架出现不均匀受力较为严重，报警灯光为黄色爆闪灯，发出报警声音。

立杆底部受力超过0.95nk或立杆底部受力远远低于支架安装初始值三级报警，报警灯光为红色爆闪灯，发出报警声音。

(3)支架顶横向位移超限报警(smax＝h/2000且s≤10mm)

支架顶横向位移超过(0.5×smax)时，即：s＜h/1000且≤5mm一级报警，支架顶横向位移正常，爆闪灯不工作，不发出声音。

支架顶横向位移超过(0.8×smax)时，即：s＜h/250且≤8mm二级报警，爆闪灯光为黄色爆闪灯，发出警报声音。

支架顶横向位移超过(0.9×smax)时，即：s＜9h/2000且≤9mm三级报警，爆闪灯光为红色爆闪灯，发出警报声音。

(4)竖向几何变形监测预警

红外线扫描仪的监测属于高灵敏度和微观监测，受立杆材质的不均匀性、材料温度敏感性不同、监测环境光强变化不恒定、观测介质干湿性变化、立杆安装节点精度和垂直度等影响。该措施是仅作为特殊情况时的辅助验证，在报警时予以记录并计算出偏差值。

在一个优选实施例中，安全预警系统设置有在特殊情况下的监测措施：

出现以下情况之一时，进一步加强监测，缩短监测时间间隔，加密观测次数，并及时向施工、监理人员报告监测结果。

(1)监测项目的监测值达到报警标准；

(2)监测项目的监测值变化量较大或速率加快期间；

(3)环境积水、长时间连续降雨；

(4)监测数据忽然加大；

(5)临近结构物忽然出现大量沉降、不均匀沉降或严重开裂；

(6)当有其他危险事故征兆时。

在一个优选实施例中，安全预警系统隐患的排除，包括局部应力过于集中隐患的排除和地基沉降隐患的排除；

其中，局部应力过于集中隐患的排除：

在左幅桥最后阶段混凝土施工时，发现竖向应力监测14#点的应力值在2.5小时内由原来的58.6kn增加至82.5kn，一级、二级、三级报警连续响起；施工单位及时停止混凝土施工，安排专人对该区域的架体进行全面检查，发现在14#监测点周边有6根立杆的顶托未打紧，与主龙骨有明显的间隙，导致局部应力集中，肉眼观察14#监测点的立杆有变形情况；

施工单位组织人员全面进行加固，将未受力的拉杆进行调整，并用水平斜拉杆和竖向斜拉杆进行加固；经过调整加固后，14#监测点的立杆应力从82.5kn降至56.4kn，恢复了正常状态，及时消除了隐患；

其中，地基沉降隐患的排除：

在右幅桥预压时，加载至100％后，地基沉降观测报警器报警，显示基础沉降超过5mm；施工单位组织人员检查，发现主墩承台靠大里程方向一侧支架基础有2-6mm的裂缝，呈不规则形状延伸；施工方立即组织设备开始对预压荷载进行卸载，并用6台30t螺旋式千斤顶将裂缝相邻的4排架子顶起，用8块100×100×2cm的钢板铺于裂缝上，增加木垫板后，回落千斤顶，观察24小时，地基未发生变化；加载过程中加大了监测频率，支架基础未发生变化，安全预警系统发挥了重要的作用。

本发明综合运用了传感技术、无线传输技术、激光测距技术，实现满堂支架的安全监控数字化、信息化。根据传感器的工作原理是在应力作用下，传感器内部的电阻受压后发生形变，在通电电压不变的情况下，导电体截面面积的微变引起了电流变化。计算机终端将电流变化的幅度折算成了线性、应力值和图表的形式，从而可以直观地看到监控效果。将不可见的受力情况用数字、曲线、图片、声光报警等方式表现出来，为管理人员提供科学有效的决策支持，有效避免安全事故的发生。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。