无锡地铁混凝土衬砌管片预制环保型自动化生产线与生产工艺研究.pdf

城市建筑学者论坛URBANISM AND ARCHITECTURESCHOLARS ，FORUM 397 无锡无锡地铁混凝土衬砌管片预制环保型自动化生产线与生产地铁混凝土衬砌管片预制环保型自动化生产线与生产 工艺研究工艺研究 Research the Precast Environmentally Automatic Production Lines and Production Technology of Concrete Lining Segment in Wuxi Subway 刘 裕 Liu Yu 摘 要 城市轨道交通建设是我国经济发展和社会文明的 体现，为大中城市提供了方便。本文将以无锡地铁 1 号、2 号线混凝土衬砌管片预制为例，探析新型环保盾构管片自 动化生产线和生产工艺。 关键词 混凝土衬砌管片 预制 自动化 生产线 生产工艺 Abstract City orbit traffic construction is reflected Chinas economic development and social civilization, which provides convenience for the large and medium-sized cities. This paper will take the prefabricated concrete lining of Wuxi Metro Line 1, Line 2 as an example, discusses the new environmental prot- ection shield segment automatic production line and produc- tion technology. Keywords concrete lining segment, prefabricated, automa- tion, production line, production process 我国城镇化发展速度的加快使得城市人口激 增，出行压力普遍存在于每个大中城市中，目前， 地铁已经成为缓解城市交通压力的重要交通工具。 盾构掘进技术的发展和应用，使得地铁隧道直径不 断扩大，已由原有的 5.5 m 内径发展到现如今的 11.4 m 以上内径。与之相对应的是盾构管片的生产 工艺也在逐渐改进，传统的固定台位生产线已经不 能满足地铁建设的需要。无锡地铁 1 号、2 号线建 设需要约 46 000 环混凝土衬砌管片，通过采用新型 环保自动化生产线和生产工艺，顺利完成了预制任 务，取得了良好经济效益和社会效益。 一、 混凝土衬砌管片环保型自动化生产线 环保型自动化生产线是指将目前先进的微电脑 控制技术、机械检测技术充分应用到整个自动化生 产线中，而整个系统由工业微电脑作为处理核心， 大大减少了人工作业，可以保持原有人员岗位的设 置情况。生产地铁混凝土衬砌管片，整个过程需在 封闭且保温的室内厂房里完成。 1.环保型自动化生产线的布置 根据不同功能区，可将自动化生产线分为原材 料存放和加工区、钢筋骨架存放和焊接区、混凝土 搅拌振捣区、自动化流水生产线区、成品养护区、 成品存放和发运区。整个自动化生产线能耗较低、 噪音较小，布置安全合理且突出节能环保意义。 2.生产车间的分区布置 生产车间分区布置的科学性和合理性是实现定 置管理的前提，不仅能够提高生产水平，而且能够 保障安全生产。因此，必须充分考虑生产车间的功 能区划分，以尽可能保证行车吊运的距离为最短， 这样才能充分发挥生产工具和设备的工作效率，保 证混凝土衬砌管片开展正常生产活动。图 1 是无锡 地铁衬砌管片自动化生产车间平面图。 3. 自动化生产线环保体现 整个混凝土衬砌管片生产过程严格按照国家和 地方政府相关环境文件的要求进行施工，施工产生 的废水实行了三级沉淀，达到排放标准后，循环用 在混凝土拌制中。并且环保型自动化生产线可以减 少工业废渣的产生，即使有少量的废渣产生，也用 于板堆场硬化处理中，坚决杜绝向外排放。 4. 环保型自动化生产线效益分析 采用自动化生产线方式生产混凝土衬砌管片， 可收到良好的经济效益和环保效益。其中经济效益 体现在减少四分之一钢模的投入， 节约了成本投入。 同时采用自动化生产线，能够改进蒸养方式、提高 模具的使用效率，降低生产工人劳动强度。 二、 混凝土衬砌管片生产工艺 混凝土衬砌管片的生产工艺和其他形式预制生 产线的施工工艺基本相同， 其生产工艺如图 2 所示。 图 1 地铁管片自动化生产车间平面定置图 图 2 混凝土衬砌管片生产工艺流程 1. 生产前期工艺 （1）主要材料准备 1）钢筋。钢筋采用 HPB235 和 HRB335，其性能 符合钢筋混凝土用钢第 1 部分：热轧光圆钢筋 （GB1499.1-2008）相关规定。 2）混凝土。混凝土的强度等级为 C50，抗渗等 级为P10，其强度和性能应满足混凝土质量控制 标准的要求。 3）预埋件。预埋件的设计应满足图纸的要求， 其性能应符合相关验收条件和技术的规定。 另外要严格控制水泥、粉煤灰、外加剂等进场 原材料的质量，经过抽验送检合格后方可使用。 （2）制作钢筋骨架 混凝土衬砌管片是地铁隧道重要的受力构件， 主要依靠钢筋骨架和配筋作为其承载力，因此钢筋 骨架的成型质量尤为重要，需从焊接和测量等环节 进行严格的质量控制。为充分保障钢筋骨架大小、 形状和尺寸的精确度，混凝土衬砌管片生产时，其 钢筋骨架在靠模上完成焊接和组装。靠模形式和管 片形式要相互适应， 同时， 要使用 CO 2气体焊机对钢 筋骨架进行焊接， 以避免普通焊机产生的焊接废渣， 提升混凝土包裹钢筋的力度。 重点质量控制部分为： 1）在焊接钢筋骨架时，必须将钢筋平顺放置， 保证其在准确的位置上。 2）焊接前要将 CO 2气体焊机的电流、电压和二 氧化碳气流量大小设置正确，避免焊接时出现烧伤 人员的现象。 （3）拌制混凝土 强度为 C50,因无锡地铁的设计寿命为 100 年， 相应的也要求混凝土衬砌管片也要具有 100 年的寿 命，因此要充分保障其耐久性。因此在设计时要将 由稳定性因素带来的开裂现象和地下水腐蚀部分管 片的情况考虑进去，这样才能保证混凝土衬砌管片 城市建筑学者论坛URBANISM AND ARCHITECTURESCHOLARS ，FORUM 398 具有极强的耐久性、承载力、抗渗性以及稳定性。 其质量控制为： 1）混凝土质量控制应从原材料选用，材料配合 比例设计以及混凝土拌制等环节来实现。 2） 混凝土现场拌制要以试验室下发的通知单为 依据，每次拌制时间不能低于 120 秒。 （4）检测钢模 在钢筋骨架入模之前， 要对钢模进行彻底清理， 同时采用专用的工具对钢模的宽度进行测量。要保 证定时对钢模的定位机构进行清理，进而确保定位 的准确性。本生产线要求钢模检测周期为每 100 环 混凝土衬砌管片制作完毕后检查一次。 （5）钢筋骨架入模 在钢筋骨架入模前，要对钢筋骨架的型号进行 检查， 保证生产过程中钢筋骨架入模位置准确无误。 同时要保证吊装行车匀速平稳，整个过程不允许出 现过大的振动。钢筋骨架在入模前禁止沾染油渍， 且尺寸应严格按照图纸设计的要求。表 1 是钢筋加 工时允许的偏差。 表 1 钢筋加工允许偏差表 序号 项目 允许偏差 检验方法 主筋和构造筋尺 寸 10 尺量、抽检 主筋弯折点位置 10 尺量、抽检 箍筋内径尺寸 尺量、抽检 另外，注意钢筋骨架在搬运过程中禁止互相产 生碰撞，保证整个钢筋骨架的完整性。入模后，要 及时对钢筋骨架的位置进行检查，若发现移位，要 及时进行调整。按照设计要求，在钢筋骨架四周、 底部设置相应的保护层。 （6）混凝土浇筑和振捣 混凝土衬砌管片作为预制构件，其质量决定了 整个管片的质量，因此要严格控制混凝土浇筑和振 捣的质量。本生产线通过以下方式实现质量控制： 1）混凝土浇筑：匀速下料、分层浇筑，浇筑时 保证混凝土不能溢出盖板； 2）混凝土振捣：混凝土标准块和临街快的振捣 时间不能低于 5 分钟，而封顶块的振捣时间不能低 于 3 分钟。 2. 生产后期工艺 （1）收水抹面 经过浇筑和振捣，在钢模被推出振捣房后，要 对钢模进行第 1 次抹面清理。 待混凝土初步凝结时， 进行第 2 次抹面清理，抹面处理达到设计要求时覆 盖薄膜进行保湿。 （2）蒸汽养护 南方地区混凝土衬砌管片养护多以蒸汽养护为 主，要求管片养护静停时间不低于 1 小时，降温速 度不能超过每小时 20 摄氏度， 升温速度不能超过每 小时 15 摄氏度， 恒温最高温度不能超过 60 摄氏度。 本生产线采用发电厂发电余汽对管片进行养护，过 程中严格控制温度，保证了蒸汽养护的质量。 （3）脱模 蒸汽养护结束后，在管片试块达到 18 兆帕时， 按照顺序逐渐松开螺栓，钢模全部被打开后开始进 行起吊并脱模。 （4）管片出厂检验 管片在出厂前， 在临时存放区要对其生产日期、 流水号、型号等信息做出准确清晰的标识。对存在 工艺缺陷的混凝土衬砌管片，要按照相关修复标准 进行修补和处理。管片出厂检验主要是对螺栓孔位 置、是否存在堵塞和外观质量进行检查，其结构尺 寸允许偏差为：厚度+3-1 mm，宽度0.5 mm。 三、 结语 环保型自动化生产线采用高精度的模板进行生 产，材料配比设计合理、钢筋加工和混凝土制作过 程严谨，因此有效的保证了管片成品的质量。通过 无锡地铁 1 号、2 号线约 46 000 环混凝土衬砌管片 预制生产任务的顺利完成，证明环保型自动化生产 线和生产工艺能够有效的保障管片的质量其生产线 和技术水平已达到国内领先水准，符合我国城市轨 道建设的要求，值得在适合修建地铁的各大中城市 中广泛推广。 参考