半自动化生产线在盾构管片厂的应用

半自动化生产线在盾构管片厂的应用

王宁1刘长林2苗育春3

中国水利水电第十四工程局有限公司华南事业部广东广州510800

摘要：近些年来，随着经济建设的发展，越来越多的公路、调水、排水、核电等工程采用盾构法施工。由于这些工程远离城市，如利用城市周边的混凝土管片厂生产管片，然后运输至现场，运输成本较高，所以需在工程附近建设混凝土管片厂。同时，由于这些工程管片需求量小，如建设全自动化的管片生产流水线，所需成本同样较高。为了节约成本，一般在工程附近建设半自动管片生产流水线，即在钢结构厂房内铺设轨道，模具在轨道上行走，利用布料小车在混凝土拌合站和模具之间穿梭，完成混凝土的入仓浇筑，该做法介于全自动生产流水线和模具固定方法之间，成本相对较低。

关键词：半自动化；生产线；盾构管片；生产工艺

1.管片生产工艺

管片生产过程包括：钢筋下料、钢筋笼制作、钢模准备、混凝土浇筑、蒸养、脱模、修补、养护、管片存储、管片运输等步骤。

首先按照设计图纸的要求，对钢筋原材进行下料、加工，然后将加工好的钢筋构件分别固定在靠模上，采用CO2气体保护焊将其焊接成笼。利用桥吊将钢筋笼吊入准备好的模具后，将模具关好，安装完保护层支架，就可进入混凝土浇筑环节。浇筑所用的混凝土通过布料车运送到模具上方，向下卸料的方式进行混凝土浇筑（边振边浇）。管片浇筑成型后，先进行上表面光面处理，静养一定时间后再进行蒸汽蒸养；经过蒸养，管片混凝土达到脱模强度后，通过桥吊和吊具将管片吊离模具，再转运至养护池进行养护；水养14d后转入堆场堆放整齐，再进行自然喷水保湿养护；养护时间最少14d以上；管片养护时间累计达到28d后，根据现场的需要，将管片运往施工现场。

2.各种生产线简介

传统的管片生产方式是模具在生产车间内按环成排固定摆放，操作工人在各个模具之间来回移动完成各个工艺的操作。

自动化生产线是模具在生产线上，管理人员在控制台上通过电脑控制系统，根据现场情况控制模具的移动；各操作工人只需站在固定的位置上完成本工序的操作；振动房固定在生产线的中间位置，混凝土料斗在振动房的上方，搅拌好的混凝土直接输送至料斗中；模具通过生产线移动到振动房后，将料斗打开，就可以进行浇筑。浇筑好的管片移出振动房后，由外面的生产人员进行光面处理，静养一定时间后通过生产线移进蒸养房蒸养。在浇筑好的管片移出振动房的同时，另一个空模具移进振动房进行混凝土浇筑，如此循环操作。自动化生产线占地面积大，建设成本高。

半自动化生产线是将混凝土拌合站与管片加工区域联系起来，待管片钢筋笼放入模具内调整好保护层后，利用混凝土布料车将混凝土运至模具上方，一边振捣一边下料，一个模具浇筑好后，布料小车移出，将浇筑好的模具推到静养区静养，并抹面。如此反复操作，直至将整套模具依次浇筑及抹面静养，待静养结束后，将整套模具推入蒸养房内蒸养。蒸养结束后将模具推出拆模，利用龙门吊配合吊具将管片吊出至降温区，温度达到要求后喷漆编号，再使用龙门吊将管片吊入养护水池中水养，14天后吊出至管片存放区码放。

半自动化生产线的优点在于加工人员可以集中有序的加工管片钢筋笼，可以保证生产需求；蒸养房上方可作为管片钢筋笼的临时存放点，节省空间；除了蒸养房简单温控系统外，半自动化生产线无需投入更多智能设备，可大大降低成本。

2.1半自动化生产线在核电工程中的应用

由于核电工程盾构管片需求量少，工期较短，且核电工程都远离市区，管片运输费用高；生产场地征地费用高，后期恢复难度大。因此核电工程适合采用半自动化生产线。

2.2、半自动化生产线的布置

半自动化生产线由钢筋笼加工区、混凝土拌合站、混凝土浇筑区、静养区、蒸养系统、降温区、养护水池组成。

（1）钢筋笼加工区

是管片钢筋笼钢筋下料操作区。依据管片设计图纸中的钢筋下料表中的钢筋长度，将各种型号的钢筋原材料切割并制作成半成品。将不同的半成品分类堆放并悬挂物料信息牌。

（2）混凝土拌合站

因核电工程中，混凝土拌合站还有为其他作业面提供不同强度的混凝土，又为管片生产提供混凝土，故拌合站距离管片加工区不能过远，且便于混凝土水平运输。

（3）混凝土浇筑区

混泥土浇筑区是将运输小车运来的混凝土入仓及振捣的区域，是用来完成管片浇筑成型的区域。附属设备有管片模具（自带气动式振捣器）、空气压缩机、运输小车。运输小车是为半自动化管片生产线运输混凝土的转运设备，它是一个独立的系统，由专人操作遥控器。

（4）静养区

待混凝土入仓后，推至静养区拆掉顶部弧形钢模板，随即进行抹面作业，抹面完成后进行静养。

（5）蒸养系统

蒸养系统是由热源（锅炉房）、蒸养窖、温度控制器组成。蒸养窖是内部通入蒸汽管道的密闭空间。待管片静养完成后，人工将整套模具推进蒸养窖内蒸养。管片养护的温度要求比较严格，升温速度不超过15℃/h，降温速度不超过20℃/h。管片养护分升温、恒温、降温三个过程，每个过程都在温度控制器上设定好温度范围，温度控制器会根据传感器反馈回来的温度，自动控制各个过程的温度，来保证管片的蒸养条件。

3.半自动化生产线的优点

3.1生产能耗降低

半自动化生产线生产方式比传统生产方式具有显著的节能效果,主要体现如下：

减少了养护蒸汽能耗。传统生产方式是采用简易帆布遮盖的方式进行单个模具蒸养，由于帆布的保温隔热效果差，密封性差，因此在蒸养的过程中大量的热量透过帆布散失，或因遮蔽不严而外逸出来，这样大大地浪费了养护蒸汽的热量。

半自动化生产线生产方式的管片养护则是在一个密闭的蒸养房里进行，由于蒸养房隔热效果好，密封性好，热量损失非常小；同时还能充分利用管片混凝土凝固过程中内部放出的热量。所以，半自动化生产线生产方式能充分的节约蒸汽能耗，据数据统计分析，比传统生产式大约要节约60％。

3.2设备利用率高

按照以往的方式，管片转运一般采用叉车进行。考虑到长时间使用叉车不仅费用高、消耗大，而且存在一定的安全隐患。经过分析后，管片厂采用16t龙门吊来取代叉车。龙门吊轨道从管片存放区开始，先后经过管片试验区、管片存放区、水养区、管片降温区。而厂房内10t双梁桥吊覆盖钢筋存放区、钢筋加工区、钢筋笼存放区、蒸养区、浇筑区、降温区。管片脱模后先通过双梁桥吊将管片吊至翻转降温区，然后使用龙门吊运送到养护水池，最后养护池内的管片又可以通过龙门吊转运到管片存放区。管片周转过程均采用龙门吊设备完成，经济实用，安全风险低。

3.3生产效率提高

半自动化生产线生产方式因各个加工区域布置近似流水线，可达到混凝土入仓、钢筋笼吊装和管片的起吊工序不存在交叉，而且桥吊使用遥控器控制，人员不用来回移动，这样大大地节省了各工序的时间，提高了生产效。

4语

随着经济建设的发展，越来越多的公路、调水、排水、核电等工程采用盾构法施工，因此半自动化生产线已慢慢成为未来管片生产的一个发展方向。虽然目前该技术还不是很成熟，但是通过不断地整改和完善:半自动化生产技术将在管片生产行业广泛采用。

参考文献

[1]张凤详，傅德明，杨国详，项兆池。盾构隧道施工手册[M]北京：人民交通出版社，

[2]中华人民共和国国家标准：GB50446-2008盾构法隧道施工与验收规范[S]北京：中国建筑工业出版社2008

[3]白云，丁志。隧道掘进机施工技术[M]北京：中国建筑工业出版社，2008

作者简介

王宁（1991-），男，青海西宁人，本科，助理工程师，水电十四局华南事业部技术人员，从事工程施工4年。

刘长林（1989-），男，陕西安康人，本科，助理工程师，水电十四局华南事业部技术人员，从事工程施工4年。

苗育春（1990-），男，甘肃天水人，专科，助理工程师，水电十四局华南事业部，从事工程施工9年。