（中国铁建大桥工程局集团有限公司中铁株洲桥梁有限公司，湖南株洲 412005）
Study on the production process of Prefabricated Segment
Pan Wu-de
(China Railway Chinese Railway Bridge Engineering Bureau Group Co., Ltd. Zhuzhou Bridge Co. Ltd, Hunan Zhuzhou 412005)
【摘 要】结合国内管片不同生产方法的应用以及管片生产过程及工艺要求，对流水机组法管片全自动化生产线的构成、原理、特点进行介绍，对管片产能与管片模型数量和管片工艺要求的关系进行研究分析。
【关键词】管片；生产工艺；生产线；产能
【Abstract】combined with domestic segment different production methods of application and segment production process and process requirements, introduces the constitute, principle, characteristics of flow unit method to segment a full automatic production line, the research and analysis of the relationship between quantity of segment capacity and model segments and segment process.
【Key words】Segment;Production process; production line;capacity
前言
随着城市地铁交通的飞速发展，在城市地铁隧道和其他过江隧道建设中越来越多地采用盾构法施工,管片是盾构法施工中使用的预制混凝土构件,是隧道结构的主体,管片的质量直接影响着盾构机的掘进，是盾构法施工过程不可缺少的一部分，对整个隧道质量和使用寿命起着关键的作用。本文就管片生产过程中生产方式的选择及与之影响的生产要素要求，简要介绍如何设计合理的管片生产工艺。
一、生产方式介绍
目前国内管片的生产工艺从大体上分有两种：台座法和流水机组法。这两种生产方法现在都在被广泛的采用，国内目前的发展趋势是：过江隧道等大直径隧道由于其管片外形尺寸大、重量大，基本上采用台座法生产，如中铁十四局南京长江过江隧道管片厂、中铁十二局广州狮子洋过江隧道管片厂等；而地铁管片由于外形尺寸和重量小，且数量庞大，故采用流水机组法生产的较多，如中铁十一局武汉地铁管片厂、港创深圳地铁管片厂等；当然地铁管片厂采用台座法工艺的也有，如北京城建公司北京地铁管片厂、北京榆树构件公司北京地铁管片厂等。
1、台座法
这种生产方式是模具固定在一个位置上不动，在管片生产成型时要求把所有的材料、资源、要素都运送到模具的位置，包括预埋配件、弯管、塑料套、钢筋笼、砼料、蒸汽等；在模具所在位置完成所有需模具参与的工序作业，操作工人在各个模具之间来回移动完成各个工艺的操作。在脱模的时候，管片从模具中被提出，从空中移送到翻转区翻转、粘贴密封条 然后运输到储存场。在固定台座法生产工厂，管片整个生产过程当中，物资、人员不断在不同工作面运输集散，单位生产能耗高。台座法主要特点是：设备少（只需要模具和相应起吊设备）、投入低、生产效率比较低、对生产环境、配套设施要求低、便于搬迁。振捣方式一般采用以附着式振动器为主，插入式振动棒为辅的人工振捣。质量保证主要依赖工人的工作熟练度和责任心。通常用在生产规模小、产品规格多、生产时间不长、产品比较大而不利于远途运输的工程项目。
2、流水机组法
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。流水机组法特点是：设备较多、前期一次性投入大，对配套设施要求高、模型、人员利用率高、产能释放快、生产效率比较高、单位产品能耗低。振捣方式一般采用附着式振动器或者振动台，目前多采用附着式高频气动振动器。生产线传动方式采用油缸顶推和链传动配合液压闭锁两种方式。产品质量靠人员及专用设施共同保证容易保持稳定。适合产品型号少、数量大、生产时间长、需多点供应的工程。
下面以地铁管片为例，就国内采用较多的流水机组法管片生产工艺要求进行分析。
二、场地布置原则
充分利用场地的自然态势和现有资源，满足生产工艺要求，符合消防、卫生、环保规范。充分利用空间，功能分区明确，各种辅助和附属设施尽可能靠近服务车间，各区域面积满足产量要求，各种动力设施尽量临近负荷中心。工艺设计突出技术进步及先进适用的原则，工艺设备先进，工艺流程顺畅、合理。合理组织人流路线，使生产区运输路线高效便捷，满足生产工艺流程要求。物流设备（汽车、桥吊、叉车、平车、手推车等）要综合利用，尽可能减少倒流，造成生产逆流水。
三、管片生产工艺流程
管片生产工艺流程图
四、 厂房工艺布置
1、生产线
全自动管片生产线运行由电脑自动控制，减少了人为操作带来的误差和失误。设置有远程监控摄像装置，可随时随地对生产过程进行现场监控。单条管片全自动化流水线，通常采用3+1模式，即3条养护线，1条生产成型线，总共4条线。生产成型线设置脱模台位、清模台位、合模台位、刷脱模剂台位、钢筋骨架入模台位、配件安装台位、灌注振动成型台位。养护线设置静停台位、升温台位、恒温台位、降温台位、一次抹面台位、二次抹面台位。
2、生产线原理
生产成型线上模型通过进模横移小车进入养护线，养护线上模型通过出模横移小车进入生产成型线。横移小车采用链传动或者液压油缸配合液压闭锁的形式，纵向移动采用液压油缸拉动模具在轨道上步进。生产线上所有的模具及横移小车均由电脑控制系统通过PLC控制各驱动电机使其动作协调一致，一个动作完成后，相应传感器将情况反映给PLC,PLC根据上一动作情况发出下一动作指令，周而复始。
3、模型配置及产能分析
一般情况下，管片蒸汽养护制度为：静停（1h）―升温（1h）―恒温(2h)―降温(1h)。管片成型后设置静停区，以解决管片进入蒸汽养护前必须达到一定初凝时间的技术要求，防止管片开裂。
因为南方和北方气候差异，北方生产线静停区通常设置成封闭的，南方生产线静养区通常设置成开放的，且静停区面积设置北方比南方大，以保证足够的静停时间。
单条全自动管片生产线模型数量配置必须适当，模型数量过多，造成模型利用效率低，模型数量过少，不能保证管片静停及养护时间，如需提高产量，必须在不影响管片静停及养护时间的前提下合理增加灌注振动成型台位、清模台位、合模台位、等关键台位，加快每块管片生产节奏。通常单条全自动化管片生产线模型配置数量M为8～12环。
最大日产量：Qr=24×60×K1×K2/（N×T）（环）
最大年产量：Qn=Qr×306/K（环）
且模型数量必须保证(即生产线台位数M×N满足养护要求):
窑内养护时间：T1=n×24×60/（Qr×N×60）〉4h
管片静停时间：T2=m×24×60/（Qr×N×60）〉1h
式中 T-单块管片生产节奏时间，管片直径小于6m时，通常T=5～6min, 管片直径大于6m小于9m时，通常T=8～9min, 管片直径大于9m时，管片生产适用台座法。
T1- 窑内养护时间
T2- 管片静停时间
N-每环管片块数
K-日不平衡系数，K=1.1
K1-设备利用系数，K1=0.8～0.95，包括设备保养、检修时间
K2-时间利用系数，K1=0.85～0.97，包括交接班、操作准备时间及设备衔接等辅助时间
Qr-单条管片生产线最大日产量
Qn-单条管片生产线最大年产量(一年按306日计)
n-养护窑台位（升温台位、恒温台位、降温台位数量之和）
m-静停台位数量
五、辅助生产区域
辅助生产区域包括：管片检查翻转区、钢筋加工区、水养区、成品区、原材料堆场及砼搅拌区。
1、管片检查翻转区
管片脱模后吊入检查翻转区，通过管片翻转机使管片立式放置，便于吊运，待管片检查完成后吊入水养区进行水养。
2、钢筋加工区
钢筋加工区分为：钢筋原材料存放区、钢筋下料加工区、钢筋网片焊接区、钢筋笼焊接区、钢筋笼存放区。各区域面积及配套设备满足管片产能要求。
为了充分利用厂房面积，养护窑顶部可作为钢筋笼临时存放区。
3、水养区
外形外观质量检查合格的管片运输至水养区湿润养护7天，管片进入水养池采用单层立式堆放。考虑到换水及清洗要求，水养区一般分为几个区域，且区域面积需符合产能要求。
D=S×10/（S1×Qr）〉7（d）
式中 D-满足存放单条管片生产线最大日产量天数
S-水养区总面积
S1-10环管片单层立式堆放占地面积
Qr-单条管片生产线最大日产量
4、成品区
管片进入成品库采取4层立式堆放，成品区区域面积需满足至少两个月产能要求。
D=S×10×4/（S1×Qr）〉60（d）
式中 D-满足存放单条管片生产线最大日产量天数
S-成品区总面积
S1-10环管片单层立式堆放占地面积
Qr-单条管片生产线最大日产量
5、原材料堆场及混凝土搅拌区
原材料堆场面积及混凝土制备能力需满足管片产能要求。
六、结语
目前，管片流水机组法生产工艺已经相当成熟，已成功应用于十六局东莞管片厂、南京地铁管片厂、无锡地铁管片厂、港创深圳地铁管片厂、十一局武汉地铁管片厂。但是在很多细节方面还是存在需要不断改进和优化的地方。根据管片直径的大小、数量的多少等因素确定管片的生产方法，根据不同地区气候情况、产能的大小、不同季节等因素确定管片工艺设计以及如何调整管片生产工艺是我们今后要认真研究的地方。
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论文作者:潘武德
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年2月供稿
论文发表时间:2016/5/27
标签：管片论文; 生产线论文; 盾构论文; 钢筋论文; 台座论文; 时间论文; 生产工艺论文; 《工程建设标准化》2016年2月供稿论文;