管片预制生产技术方案

中铁三局集团第二工程有限公司大连分公司主讲人：刘永杰二〇一七年十一月二十九日盾构管片生产技术交流会目录一、管片厂工程概况二、管片厂平面布置三、管片生产计划四、主要资源配置五、管片生产方式的选择六、管片钢模的选择七、管片生产流程八、管片存储和运输九、管片检验试验十、管片质量检验十一、管片质量缺陷防治措施十二、冬施保障措施一、管片厂工程概况大连地铁5号线南起虎滩新区、北至后关村站，线路全长24.484km，设车站18座。火梭区间单洞双线盾构1445环，管片由标准块5块、邻接块2块、封顶块1块拼接而成。管片混凝土为C50、抗渗等级P12，内径10.8米、外径11.8米、厚0.5米、宽2米，标准块、邻接块单块重12吨，封顶块4吨，单环88吨。其它区间单洞单线管片28530环，管片由标准块3块、邻接块2块、封顶块1块拼接而成。管片混凝土为C50、抗渗等级P10（12），内径5.5米、外径6.2米、厚0.35米、宽1.2米，标准块、邻接块单块3.68吨，封顶块0.9吨，单环19.3吨，转弯环楔形量37.2mm。盾构施工期为2018年1月至2020年2月，管片月最大需求量为1730环（单洞单线），连续16个月管片月需求量超1100环。火梭区间盾构施工期为2018年5月至2020年2月，管片月最大需求量为69环（单洞双线）。管片厂建厂规模根据大连地铁5号线管片需求及满足后续拟建设的地铁4、7号线管片供应增容要求。二、管片厂平面布置管片厂地块位于大连市普兰店经济开发区普湾社区，厂区占地124.8亩。厂区内既有厂房两座（21090㎡），办公生活楼两座（5453㎡），锅炉房一座（550㎡）。按管片厂建设规划划分为生产车间、管片存放区、混凝土生产区、附属配套设施区。1、生产车间利用既有轻型彩钢结构厂房，1号厂房长184米，宽78米，分为三跨，其中两跨布置钢筋原材料存放区、钢筋加工区、钢筋成品存放区及布置管片生产区、管片翻转区。另一跨设置8处水养池。2号厂房长112米，宽60米，分为三跨，其中一边跨布置钢筋原材料存放区、钢筋加工区、钢筋成品存放区，中跨布置2处水养池，另一边跨布置固定台座区及砂石料仓。①管片生产区管片生产区长112米，宽48米，共计5376㎡。管片生产区内需完成管片浇筑、静养、蒸养、降温及脱模等作业工序。管片生产区考虑到管片出模的吊运设备（真空吸盘）及水平运输通道、管片翻转机具、混凝土运输通道等进行合理布局。②钢筋加工及堆放区钢筋堆放加工区长72米，宽48米，共计3456㎡。钢筋堆放加工区主要进行钢筋卸车、存放、放样、下料，钢筋笼绑扎、焊接，等工序。因此，钢筋加工区须考虑原材料的堆放、螺纹钢半成品加工区及堆放区、圆钢半成品加工区及堆放区等所需要的空间和设备摆放空间。③管片钢筋笼存放区（蒸养窑顶面）管片钢筋笼存放区长68米，宽24米，共计1400㎡。管片钢筋笼存放区主要进行成品钢筋笼码放。④管片水养区管片养护区长184米，宽30米，共计8个水养池，单个面积456㎡，单个水养池能够满足同时养护80环管片。管片达到预定强度后脱模，经降温区进入水养池养护，养护的周期为7d。2、管片堆放区根据厂区内施工布置及龙门吊跨径等条件考虑共设置五处管片存放区，其中跨径24米、20米宽场地各一处（位于厂区1号厂房后）、跨径24米宽场地3处（位于厂区东北角），存放区可存放6.2米直径管片7000环。管片存放区龙门吊全覆盖进行装卸车。配置3台24米跨（10t）、1台20米跨龙门吊(10t)和1台24米跨龙门吊（16t）。本区域包括管片存放区和试验检测区两部分。①管片存放区管片存放区位于管片厂东北侧，分两个区域，占地面积为19440m2，约能存放管片7000环。管片经过水养池养护7天后，运至存放区，并进行21天自然养护、补强。②试验检测区试验检测区位于16t龙门吊内，长50米，宽24米，其占地面积为1200㎡。主要进行管片三环拼装、抗渗、抗弯及拉拔实验。3、混凝土生产车间混凝土生产车间采用轻型彩钢全封闭结构，车间内配置HZS120型120m³/h的全自动混凝土搅拌站三座。1、2号站供应1号生产车间混凝土，3号站供应2号生产车间混凝土。料仓设置在2号厂房内，共设置6个料仓，单个料仓面积为8*18m，墙体为砖砌结构，墙高为3米,墙厚为500mm。可存储砂石料3300m³。4、附属配套设施区附属配套设施区主要包括办公区、试验室、材料仓库、变电站、锅炉房、地磅、等。生产附属配套设施计划布置在厂房的周边，并与主要功能设施区对应布置，方便施工生产衔接。①办公、生活区管片厂办公区位于厂区东南侧，为4层砖混结构楼房，占地面积1050㎡。主要是为管片厂管理人员提供办公、会议及日常生活的场所。②试验室试验室位于1号生产车间西侧，长60米，宽20米，共计1200㎡。主要进行水泥、钢筋、砂石骨料原材料检测，混凝土等物理性能指标试验。③材料仓库材料仓库位于1号生产车间西端，长为16米，宽为8米，共计128㎡。主要是存放管片预埋件、脱模剂、设备易损件等物品。④场区变电站根据目前场区用电设备情况，在厂区西南角设置两座变电站，变压器容量分别为1250kVA及500kVA，满足日常生产与生活负荷需求，供电方式为三相五线制。厂区备1台400kW发电机组，满足停电时突发应对。⑤厂区锅炉房在厂区内设置1座锅炉房，功率需满足日常生产、生活需求。结合供暖需求，在锅炉房内设置2台4t的蒸汽锅炉。1台蒸汽锅炉专供管片生产线蒸养使用，1台蒸汽锅炉供厂房以及室内料仓等供暖。⑥地磅位于在厂区混凝土生产车间入口处，设置150t地磅，对钢筋、水泥、砂石料等材料进行称重计量。管片厂平面布置图管片生产区生产流水线钢筋加工区钢筋存放区管片水养区钢筋笼存放区管片检测区管片存放区砂石料仓拌合站试验室锅炉房三、管片生产计划管片生产工艺采用流水线生产模式：采用“1+3”和2+3流水线模式（1条浇筑线+3条蒸养线及2条浇筑线+3条蒸养线）。混凝土采用附着式振动器振捣，辅以人工振捣。养护模式采用蒸养加水养形式，混凝土浇筑时拌合站下料至料斗，通过轨道水平小车运至浇筑区域，自动化浇筑。管片起片时，采用真空吸盘将蒸养好的管片吊装出来。管片生产进度策划管片生产必须满足TBM的掘进需要，月均产量为24*2.5*25=1500环。管片厂按24套模具，单线配置12套模具，两条线共24套模具。考虑日常生活时间，每日生产时间按20h计，按每天周转2循环计算，日生产管片为60环，满足管片需求计划。四、主要资源配置本工程主要施工设备表管片生产人力资源配置计划表人力资源配置专业厂队高峰人数承担的施工任务钢筋工班54承担本工程管片钢筋制作加工安装。砼工班56承担管片砼浇筑、振捣等工作。机修工班12承担设备维修、加工、模具修复等工作。搅拌站工班24承担搅拌站所有工作。蒸养工班14承担本工程管片收面及蒸养工作。运输工班20承担本工程管片止水条、衬垫的粘贴及破损管片修补，运输至现场的任务。材料供应计划表主要材料供应计划材料名称规格型号单位201720182019合计钢筋t1250187501750037500砼C40P12m³7700115500107800231000预埋钢板900*300*30150*150*16t886076001295预埋件套1000150001400030000管片生产通常有自动化生产线和固定模具两种生产方式，两者各自具有自己的优缺点，但两种生产模式施工工序大体相同。施工中，选择何种管片生产模式，需要考虑管片生产产量、投资规模、地区特色及现有设备的利用等因素。针对本工程的情况，在满足工期要求的前提下，考虑两种方法的特点与成本，最终决定采用自动化生产线+固定台座两种生产方式。两种生产方式的介绍固定模具生产方式是管片模具在生产车间内按环成排固定摆放,每个模具下面都有附着试振动器，模具一侧是蒸汽管路用来管片成型后的蒸汽养护。操作工人在每个模具之间走动来完成各个工序的操作。混凝土浇注是用桥式吊车吊着混五、管片生产方式的选择凝土料斗行走在每个模具上方来完成浇注。起片的时候也同样是用吊车在每个模具上方再次行走来把蒸养好的管片吊出来。自动生产线模式是模具在生产线上有规律的按着一定节拍行走，操作工人站在固定的工位上完成本工序的操作。完成一个等待下一个。振动台采用整体式的，固定在生产线的某个位置上。振动台的上方是混凝土料斗，搅拌好的混凝土直接输送至料斗中，等待浇注。抹面后进入养护窑蒸养。自动生产线模式示意图如下：两种模式的综合比较工艺方式固定模具模式自动流水线模式特点以模具或振捣台为中心、桥机为运输工具的生产系统以振动台为中心，模版自行循环流动设备组成搅拌站+模具+桥机+养护罩搅拌站+模具+振动台+自动生产线+蒸养房+桥机成型方法附着式振动器、手动插入式振捣器整体式振动台、手动插入式振捣器、附着式振捣器优点前期投资省，工艺简单，操作方便生产率相对高、交叉作业少缺点砼拌和、运输及浇注环节紧凑性差，劳动力投入大。车间占地面积较大。对各施工环节操作熟练程度要求高。单条流水线中单个环节出现问题就导致整条流水线。对砼供应及其他配套设备要经济分析成本小成本大，投资风险较大适用范围适合一次性项目适合规模较大和长期性项目采用自动化生产线是未来管片生产的一个发展方向，对于大规模生产管片具有重大意义。基于本工程的现状，在满足工期要求的前提下，所以本工程决定采用自动化流水线生产模式。六、管片钢模的选择结合各项技术条款、管片结构图，基于对混凝土的塌落度要求为70～120mm，止水槽深度22mm，采用专业厂家制造的重型模具，工艺采用自动化生产流水线形式进行管片生产，附着式振捣器振捣，人工配合振捣成型。管片模具如下图：钢模的精度管片模具加工精度允许误差表项目允许误差项目允许误差宽度±0.4mm纵缝接触面平整度±0.5mm弧长±1.0mm内腔高度+1mm-0mm螺栓孔直径±0.5mm底模、端模、侧模间隙0.20mm环缝接触面平整度±0.5mm钢模的运输钢模作为精密部件，运输时保持水平和无压力状态，保证加固的正确性与稳定性，防止运输过程中造成碰撞而变形。钢模吊装正确的吊装方法是确保钢模安装质量的重要因素。吊装前认真检查起吊设备、钢丝绳、吊扣，确认完好后进行吊装作业。在吊装过程中，对钢模的重要部位不能让其受力。铰接位置的受力将会造成整个钢模的变形，起吊装置与钢模接触的部位是不影响钢模精度的位置。钢模安装、调试①钢模安装钢模下部是四个滑轮，这四个滑轮直接支撑于流水线轨道上，流水线轨道的平整度为安装时的一个重要的控制参数，其不平整度控制在±1.0mm公差要求的范围内。②钢模清洁钢模第一次打开使用时用柴油或汽油除掉保护层。用棉纱清理模具表面。用塑料刮刀清理积垢。用压缩空气吹净模具。模具外表面、调节螺栓应始终保持干净，不允许有积垢。③钢模调试在调试过程中，仔细进行盖子、侧模、端模的开合，严格按操作规程和要求拧紧力矩固紧螺栓，其安装程序如下。打开、关闭顶盖：松开螺栓，向上打开顶盖→插上保险销，固定顶盖；拔出保险销，拉下顶盖→拧紧螺栓，关闭顶盖。打开和关闭钢模：先打开侧模，后打开端模；先关闭端模，后闭侧模，关模时要注意力矩的设定。七、管片生产管片生产施工工序图：管片钢筋加工断料和弯曲钢筋制作严格按钢筋加工大样图进行断料和弯曲成型；钢筋进入弯弧机时应保持平衡，防止平面翘曲，成型后表面不允许有裂缝。骨架焊接钢筋骨架焊接在符合设计要求的靠模内进行。骨架首先安装在模具上，经测量调整和检验各项尺寸都符合要求，才可作为定型尺寸开料和弯曲成型；钢筋骨架焊接成型时焊接位置要准确，严格掌握好钢筋骨架的焊接质量。钢筋焊接以使用CO2低温保护焊机为主，不允许烧伤钢筋；焊口牢固，焊缝表面不允许有气孔及夹渣；焊接后气化皮及焊渣及时清清除干净。成型的钢筋笼进行检验状态标识。焊接钢筋骨架位置的允许偏差（GB50299-1999）（2003版）；主筋间距：±10mm；箍筋间距：±10mm；分布钢筋排距：±5mm；骨架长、宽、高尺寸：+5mm，-10mm；环纵向螺栓孔：畅通、内圆面平整