管片专用吊具的研制与应用

管片专用吊具的研制与应用

张堂运

中国电建集团山东电力管道工程有限公司    山东济南   270000

一、项目背景

随着我国城市的交通压力不断增加，对地下空间的开发势在必行，而盾构施工技术日渐成熟，钢筋混凝土管片预制技术也日趋完善，为开拓武汉及周边市场，湖北管片厂应势而生，其建设有两条国内较为先进的“1+3”自动化流水生产线，高峰期日产能达到68环，在生产管片初期，在管片吊装时我们采取的方式与大多数管片生产厂家一致，在管片入池水养时均采用铰链吊具进行起吊，而使用此类吊具在管片吊装过程中存在以下缺点：1、在管片起吊过程中容易造成磕碰现象，导致增加人员加大了管片修补工作量，既增加了生产成本，也影响管片的外观质量；2、在管片出池进入外厂堆放时，管片与管片间的间隙较大，存放场地利用率较低，间接影响管片生产和发运效率。因此，管片专用吊装工具的研制与应用势在必得。

二、方案分析与选择

1、寻找设计思路

针对地铁管片专用吊具的研制，为从根本上解决生产过程中存在的以上问题，满足吊具的使用性能，我们从以下三个方面进行设想：

（1）吊具的整体结构：应具有稳定性强、安全性能高、牢固可靠及起吊时必须保证管片的稳定。

（2）连接方式：必须保证整体结构的稳定性。

（3）阻力板：在避免管片与钢板间的刚性接触的同时，保证在起吊之后管片与吊具不产生相对滑动。

2、设计方案的提出与论证

针对管片专用吊装吊具主要结构提出以下设计方案：

（1）、吊具整体构成

吊具的整体构成主要有两种方案分别采用为δ20的钢板和[10的槽钢。对以上两种材料从我们从其便捷性、稳定性及经济性三个方面进行分析，方案分析见表一：

表一：δ20钢板与[10槽钢材料性能对比

从两种材料的便捷性来说，每平方的钢板和槽钢理论重量相差不大，从力学性能来说，Q235B材质钢板的抗拉强度和屈服强度，与槽钢力学性能相似，均能满足吊具需要，但从经济性来说，使用每吨钢板要比每吨的槽钢更经济，从焊接方面来说，焊接时δ20的钢板与[10的槽钢相比焊缝高，接触面积大，牢固可靠，稳定性强，而[10槽钢在焊接过程中容易变形，焊接焊缝较低，接触面积较小，与钢板相比稳定性差，综合各方面因素考虑，即决定采用δ20的钢板做为吊具主体结构材质。

（2）吊具阻力板

通过网络查询及现场调研，对管片专用吊具使用的阻力板提出的两种材料分别为δ10橡胶板与δ10刹车带，材料性能分析如下：

1、刹车带：具有良好的坚固性，且摩擦阻力较大，具有较好的稳定性；

2、橡胶板：易变形，坚固性较差，阻力较小，易磨损；

从两种材料的坚固性及实用性两方面来说，阻力板决定使用δ10刹车带。

（3）连接方式

针对吊具的板间连接方式提出两种连接思路，一是采用整体焊接，二是采用M10螺栓固定的方式。管片专用吊具的板间连接方式采用整体焊接，从耐用性、稳定性及可加工性来说，整体焊接结构稳定性高、耐用性好，在现场加工方便；而采用M10螺栓固定，螺栓易松动，连接强度相对较低，而加工要求相对较高，需外协加工，现场操作不便。综合考虑，板间连接方式采用整体焊接。

吊具内表面与阻力版之间的连接方式采用M8*50沉头螺栓进行固定，从实用性来说，采用螺栓固定方式可以在阻力板出现磨损时快速更换，减少维修时间，提高生产效率。

通过集思广益对以上提出的方案进行分析论证，确定管片专用吊装吊具的最终方案为：整体构成采用δ20的钢板、板间连接方式采用整体焊接方式、阻力板采用δ10刹车带，其中δ10刹车带与吊具的内表面连接方式采用M8*50沉头螺栓进行固定。

3、方案实施

针对提出的方案进行逐步落实，在实施过程中对方案进行不断改善、优化，争取达到最优使用效果。

（1）、图纸绘制

由相关人员对预想的吊具方案进行图纸绘制，并经过反复论证及现场试用实验后，开始组织实施。

（2）、材料准备

本着节约成本，现场物资使用率最大化的目标，优先在施工现场进行寻找可使用材料，针对没有的材料提出采购计划，进行采购。

为保证吊具的安全性能，对所准备的材料进行验收检查，验收合格方可投入使用。

（3）、吊具加工制作

对验收合格的材料交由维修班根据图纸进行制作，并安排专人对其进行技术交底，在保证安全的前提下进行作业。

①：对钢板进行气割下料，在下料的过程中安排专人对下料尺寸进行校对。

②：板与板之间的焊接，由持有焊工证并拥有多年焊接经验的师傅进行焊接，焊接要求焊缝高度不得小于10mm，焊接牢靠，不得有夹渣、气孔等缺陷。

③：刹车带与吊具内表面的紧固。刹车带与吊具内表面需完全贴合，紧固螺栓与刹车带表面持平，不能有凹凸现象存在，以防出现碰坏管片现象。

④：表面进行打磨处理。焊接完毕后将表面进行磨平，不得有毛刺。

（4）、现场应用

吊具使用前后效果对比：

在自行研制的吊装吊具使用前后，我们在现场随机抽样清点现场堆放管片，在使用专用吊具之前，为防止在对方过程中磕碰管片，操作人员在堆放的过程中，造成管片之间间隙过大，每70㎡的场地存放的管片数量大约为60片左右，现场如此堆放的话，造成了空间的浪费，场地利用率降低，水养池内的管片达到水养周期后不能及时出池，对管片质量造成影响，其次水养池内管片堆积过多，亦会造成车间内管片不能及时运出，发生窝工现象，无形中增加了管片生产成本。

在采用专用吊具之后，与铰链吊具相比每70m2存放的管片数量增加了约17片左右，使用此吊具，管片摆放紧致有序，极少出现管片磕碰现象发生，大大提高了厂区空间的利用率，缓解了管片存放压力。

将自行研究的管片专用吊具加工完成后应用到现场中去，立刻取得了良好的效果，在进行管片吊装时，操作人员不用再因轻易出现碰伤管片而小心翼翼，只需在吊装的过程中稍加控制，就解决了管片磕碰现象的发生，提高了管片的吊装质量，与此同时，此吊装工具相对于之前用的铰链吊具，更容易操作，在管片出池堆放时可以将管片摆放紧致，极大的减少了管片间的间隙，厂区空间得到充分利用，使用效果得到了一线工人的一致好评。

湖北管片厂自建厂以来，无论是规模还是产量都领先于武汉周边的管片厂，在生产高峰期，管片厂两条“1+3”自动化流水生产线日产量高达68环，在工期紧，任务重的前提下，提前完成了业主交付的生产任务，同时产品质量也获得业主的高度认可。我们在有限的时间空间内能更好的完成生产任务就是因为在生产过程中，我们根据现场的实际生产情况，不断对生产工艺及工装器具进行探索与完善，争取能最大限度的适合现场，在保证产品质量的前提下，提高我们的生产效率。

参考文献

1.郭振超《天津地铁盾构管片机械化流水生产技术》{J}.建筑机械2018（06）

2. 《C型钩吊具安全使用技术规范》DB13/T5076-2019
3. 郭佯 卢东月《浅析常见C型钢卷吊具的分类和选型》 工业.2015