晏農光齡知雜4碉
(中囯水利水电第四工程局有限公司兰州市水源地建设工程项目部 甘肃临夏 731699)
内容提要混凝土衬砌管片流水线生产全过程是在封闭保温的厂房内完成，流水生产线充分利用机械技术和微电脑控制、检测技术，它以工业微电脑处理为中心；流水线根据施工作业流程，通过工业微电脑控制传动机 械设备，传动机械设备控制模型而流动，人员岗位基本不变动，极大的提高了生产效率。 1引言
随着中国城镇化进程的不断发展，城市人口也越 来越多。为缓解城市发展面临的严峻的用水和交通压 力，地下铁道和供水隧道工程发展迅速。地下铁道和 供水隧道的重要构成是管片，混凝土衬砌管片用量巨 大。盾构施工中，管片安装和盾构掘进是同步作业，管片的质量和供应直接制约着盾构施工的进度。管片 生产工艺方案的选择是确保管片质量和加工进度计划 实施的关键。
兰州市水源地建设工程施工初期，通过对目前国 内外应用的固定台座法、机组流水法及流水传送法三 种典型工艺的研究比较和分析，结合项目实际情况，最终选用了流水线生产工艺。这种生产方式采用机械 动力使模具在流水线上各个工位上移动，准备工作、清模、刷脱模剂、放置预埋件、放置钢筋笼、浇筑
混 凝土、抹光、进入养护窑养护、脱模等，所有工序均 在固定位置由固定人员在控制台上通过电脑控制系统 完成后再流入下道工序，周而复始。管片流水线生产 工艺作为一种新的生产模式，具有自动化程度高、生 产效率高、管片质量稳定，可采用封闭式浇筑、振捣，以降低噪音污染等诸多优点，是市场发展的必然方向。2工程概况
兰州市水源地建设工程项目第2标段输水压力隧 洞全长12226m，TBM开挖直径5.48m，断面为圆形，预制C50和C60混凝土管片衬砌。管片衬砌内径4.6m，管片厚度30cm，管片外径5.2m。5+1片管片组成一环，管片型式为四边形结构。管片与围岩之间的空隙采用 豆砾石充填并进行回填灌浆。本项目预制厂采用的是 一条工作线和3条蒸养线组成的“1+3”型的流水线，每条线上布置15个模位，整套流水线系统成顺时针 循环运行（见图1)。模具在工作线和蒸养线间的转 运采用平移小车来完成，所有的模具底部安装轮子，在轨道上靠液压装置顶推运动。模具车跟着模位的运 行循环完成脱模起吊、模具清理、喷脱模剂、安放钢 筋笼及预埋件、合模、检查、浇筑振捣、初次收面及 静停养护等所有工序。
图1流水线工位流程图
3生产强度分析
兰州市水源地建设工程项目第2标段输水压力隧
收稿日期：2018-1-30
作者简介：晏晨光男（1990-)助理工程师中国水电四局兰 州市水源地建设工程项目部
张庆红男（1976-)助理工程师中国水电四局兰
州市水源地建设工程项目部
张志娟女（1988-)技术员中国水电四局兰州市
水源地建设工程项目部
66
洞全长12227m，预制混凝土管片衬砌，5+1片管片 组成一环，每环管片管片宽度1.5m。
3.1管片生产设计指标
管片衬砌总长度：12226m
管片需求总量：12226/1.5=8151环，8151环x6 片/环=48906片
预计月最高进尺：900m
管片月最大需求量：900/1.5 x6=3600片
管片日最大需求量（每月按28天计算）：3600/28 « 128 片
因此确定一条日产量128片的生产线能够满足 管片衬砌需求。
风电功率预测3.2混凝土生产能力分析
单片管片混凝土约为1.16m3，实际用量128 X 1.16 « 150m3,'混凝土拌合楼拌和能力为60m3/h，每天生产按20h，日生产量为1200m3，完全大于最大需要能力。
按照每天生产128片计算强度，若每小时生产6.4 片，平均每片生产用时9.5分钟，所以6.4x20 (小 时/天）=128片，蒸养窑共设计3条轨道，每条轨 道蒸养管片数量15片，正常情况下可满足设计要求。可
以满足最大需求128片/天的要求。
4主要生产设施及设备选型
4.1管片厂房布置
管片预制厂主厂房由钢结构厂房组成，长l〇4m，宽24m。占地面积约2500m2，混凝土拌合系统占地 面积600m2，砂石骨料成品料堆占地面积400m2。厂 房外建有钢筋加工棚、砂石骨料成品堆放区、混凝土 拌合系统、锅炉房、试验室、管片室外堆放区等生产 设施，厂房内布置有管片生产线、蒸汽养护系统、钢 筋制安区、管片室内堆放区、中央控制操作平台等生 产及辅助设施。
4.2主要生产设施
(1)管片蒸汽养护窑
管片蒸汽养护采用固定窑进行蒸气养护，以降 低养护能耗，实现规定要求的温度变化曲线，管片降 温后出窑，以减少温差裂纹。
(2)蒸汽养护系统
蒸汽养护系统包括蒸汽锅炉、温控系统等。
(3)管片生产线
废酸回收
管片生产线包括：模具运行系统、混凝土下料 及振动系统、管片养护温控系统、蒸气养护室、PLC 控制系统、实时彩监控录像六个子系统组成。
酸洗工艺(4)试验室
试验室主要完成管片混凝土原材料检测、混凝 土配合比、混凝土力学性能检测、钢筋力学性能检测 等。主要设备配置包括恒温、恒室养护箱、7JC泥恒力 压力试验机，压力试验机，類扭转试验机，万能材 料试验机、负压筛析仪、混凝土养护设备、混凝土小 型搅拌机、烘箱等。
4.3设备选型
根据现场管片生产的强度及工艺要求，最终选 择以下设备进行管片生产。
(1)混凝土拌合设备采用生产能力60m3/h的拌 合楼，此拌合楼的特点是搅拌强烈、均勻，无卧式搅 拌机的轴端露浆问题，并且配置有高位料仓，能够充 分保证生产需要。
(2滑片模具。通过对管片流水线生产效率分析，每天每套模具可以进行2-2.5个循环。通过计算分析，本项目每天生产指标为128片，管片每6片为一环, 即管片模具每一套为6具。故本项目采用高精度模具 10套（60个），每套6个（1环)。
(3 )管片蒸养采用1台6吨燃煤蒸汽锅炉锅炉，保证窑内三条蒸养线上的管片的蒸养需要。
(4)其他设备：为保证管片吊运和转场需要，预制厂配备了真空吸盘、翻转机、桥机、叉车，满足 管片吊运出模和转场静养的需要。
5流水线生产流程及工艺
5.1管片生产流程
管片流水线生产主要有八个生产步骤：①模具 清理、②喷脱模剂、③钢筋笼人模、④混凝土浇筑、⑤入窑蒸养、⑥出模吊运、⑦室内养护、⑧室外养护。管片生产流程见图2。
5.2管片生产工艺
流水线作业各工序流水施工，对作业流程和各 工位的施工质量要求较高，只有严格控制各流程的生
67
图2管片生产流程图
产效率和生产工艺才不至于影响下一工序的正常施工 和整个流水线的循环运转。
5.2.1模具清理及喷脱模剂
模具打开后清理模具、喷涂脱模剂。脱模剂用 喷喷涂均匀，脱膜剂涂完要将边角处富余的脱膜剂 清除，模具未清理或未涂脱模剂严禁钢筋笼入模。模 具内部涂脱膜剂要选用质量好的油性脱膜剂，以免使模具生锈。
安装孔、定位销等预埋孔，也要涂足够的油，油的质量可以低于脱膜剂，但量要够。
5.2.2钢筋笼吊装
钢筋笼起吊时吊钩要准确地放在规定起吊点上，不得随意放置，以免钢筋笼变型；钢筋笼吊运过程中 要做到“稳、准、快”，注意避免钢筋笼来回摇摆、碰撞，使钢筋笼变形或对模具、人员造成损伤。
钢筋笼放置完成后及时调整钢筋笼及钢筋定位 卡，然后按图纸安装管片安装孔、定位销套管、道钉 等预埋件。
钢筋定位卡、预埋件等经监理工程师检查合格 后方可将模具合拢。模具的合拢严格按照模具操作手 册进行作业，严禁违章作业。
合拢后要检查模具各部件联结是否正常，各部 位闭合密封是否紧密，各螺丝是否紧固等。
5.2.3混凝土浇筑
混凝土入仓前下料斗内储存lm3的熟料，下料 斗的熟料不能超过30分钟。混凝土入仓要按照规定 的下料程序进行下料，下料斗的开度要与仓内混凝土 流动速度一致。在确认混凝土料进入模具后方可开始 振捣，严禁空振，以防止损坏模具。混凝土表面达到 下列情况应停止振捣：①混凝土表面平整，有浮浆析 出；②混凝土表面停止下沉；③气泡基本停止排出。在混凝土浇注过程中还要密切注意钢筋笼是否变形、预埋件是否偏移、脱落、变形等，如发现上述问题要 及时修正，问题较严重修正困难时要及时通知相关负责人。仓面出现异常（如料过干，入仓困难等），及 时通知现场负责人，由负责人通知试验人员按规定程 序进行调整。严格控制振捣时间，不得随意延长或缩 短振捣时间。经试生产振捣时间最终确定为5分钟，浇筑混凝土的施工质量和施工效率均能满足生产需 要。
5.2.4蒸汽养护
管片按照自动化预定程序进入蒸养室进行养护，即：先进行预养，预养温度35~40^，预养时间1小时; 再进行主养，主养温度55〜65 X：，主养时间3.5小时; 降温区养护温度35〜45T：，养护1小时，出养护室后 在开模位置开模，并按规定做好记录，如达不到规定 的温度及时报告现场技术管理人员提出处理措施。严 格控制蒸养的温度，到达预定时间可及时出蒸养室。通过现场试验按照以上时间和蒸养温度能使管片混凝 土强度达到20MPa以上。
修整机
混凝土养护过程中，为避免温度变化过快导致 混凝土出现裂缝。本项目在蒸养过程中严格控制升温、降温工艺：升温、降温速率不得大于20^/h。升温 和降温阶段每小时测温不少于二次；稳定期测温每小 时不少于一次。
5.2.5出模吊运
模具顶盖和两侧螺丝松动要从上向下逐个松动，松动时两侧的人要同时用力。开启时也要同时打开，以避免使模具出现扭曲。
在确认模具各孔槽完全松开后，开始准备起吊 管片。吊运管片步骤是：先用真空吸盘将管片吸附，压力调节到规定值后起吊管片，然后再将管片吊运至 翻转平台，将管片进行180°翻转。
5.2.6室内静养
管片在翻转平台翻转完毕后，用7t叉车或5t桥 机搬运至室内堆放场，管片与地面以及管片之间用 13m m X18m m X1200mm的方木支塾。起吊时严格按 照起重吊装设备的操作规程进行操作，不得违规操作。管片吊运过程中要做到“稳、准、快”，控制管片吊 运髙度和速度，注意避免管片来回摇摆、碰撞，使管 片碰坏或造成人员的伤害。
管片出厂前在内弧面用打码机打上编号，注明
模具清理喷
脱
模
剂
钢
筋
笼
入
模
混
凝
土
浇
筑
入
窑
蒸
井水空调养
出
模
吊
运
室
内
养
护
室
外
养
护
68
管片的型号及生产日期等。
5.3流水线工位分析
为了保证管片供应的速度和质量满足生产需要，项目预制厂在生产过程中通过调整人员组织、强化管 理、优化混凝土配合比等一些列措施，形成了较成熟 的生产工艺.流水线各工位效率见图夂
图3流水线各工位效率图
浇筑工位和模具搬运小车入窑移动两个工位为 制约模具移动的关键工位，故流水线每移动一个工位 理论用时为两个工位所用时间之和，即8.5m in。由于 工序衔接和工人熟练度原因，实际平均每移动一个工 位用时9min左右。每天生产20个小时，每天的生产 能力为60/9 x20=133片，满足生产需要。高纯氮气压缩机
5.4流水线效益分析
与传统的施工工艺相比，管片流水线生产工艺 可以发挥工厂化流水线作业管理优势，实施生产全过 程质量管理，可提高产品质量，最终提高工程质量；管片在修建的厂房内进行施工，施工产生的振动、噪 音、粉尘等公害也得到了最大限度的降低，周围的居 民及单位能正常生活及工作；预制钢筋轮管片属于精 度高、品质高、技术含量高的水泥品构件，成功生产 后可提高企业的社会影响力和知名度，从而承接更多 的预制水泥制品，使企业不断壮大。流水线施工工艺 在水源地项目的成功应用，为以后类似工程提供了可 靠的决策依据和技术指标，新颖的生产技术将促进工 程施工技术进步，社会效益和环境效益明显。
6结论
混凝土管片质量要求高，包括混凝土构件的外 观质量、内部质量、尺寸精度、生产效率、成本控制 等，而管片生产流水线具备稳定性、可靠性、易维护 性、安全性等特点，在满足管片各项质量要求的同时 还显著提升了生产效率。流水线生产采用了平窑蒸养 方式、保温性能好、提高了蒸汽利用率，有效降低了 单位产品能耗。流水线生产工艺都是在固定的模位上 进行，相互工序之间不干扰，也提高了安全系数，生 产现场整洁度大大提高。管片流水线生产工艺在产品 质量、生产效率、节能减排等各方面都具有较大优势，在今后的工程应用上势必会有较快的推广和发展。
69
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议