黃友浩

(中鐵十二局集團(tuán)有限公司大西鐵路客運(yùn)專線工程指揮部，山西臨汾 041000)

小型混凝土構(gòu)件可分為活性粉末混凝土材料(“RPC”)的蓋板和無(wú)機(jī)復(fù)合型(“水泥基”)材料的遮板、橋梁欄桿、電纜槽、路基防護(hù)柵欄等。過(guò)去，除“RPC”材料的構(gòu)件有一些工廠化生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)外，其他小型混凝土預(yù)制構(gòu)件大多采用在一塊空?qǐng)龅厣线M(jìn)行“作坊”式生產(chǎn)，其生產(chǎn)的形式和作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)達(dá)不到工廠化生產(chǎn)、機(jī)械化作業(yè)、專業(yè)化施工、信息化管理的標(biāo)準(zhǔn)化要求。按照大西鐵路客運(yùn)專線公司的決策，大西全線全部構(gòu)件采取工廠化生產(chǎn)。由十二局一公司組建的臨汾構(gòu)件預(yù)制場(chǎng)按照高速鐵路標(biāo)準(zhǔn)化管理要求，積極探索，建設(shè)了預(yù)制件廠房，設(shè)計(jì)應(yīng)用了一套新穎、完整的預(yù)制構(gòu)件工廠化生產(chǎn)線，取得了好的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。

1 構(gòu)件廠整體規(guī)劃

根據(jù)承擔(dān)的生產(chǎn)任務(wù)和工期要求，構(gòu)件廠設(shè)計(jì)滿足生產(chǎn)蓋板3 000塊/d、遮板800塊/d及預(yù)制相應(yīng)數(shù)量的其他構(gòu)件要求。

廠內(nèi)利用既有2間鋼結(jié)構(gòu)廠房做生產(chǎn)車間因地制宜規(guī)劃布置，每間廠房面積78 m×18 m，一間作為遮板生產(chǎn)車間，布置遮板生產(chǎn)線;一間作蓋板生產(chǎn)車間，布置RPC蓋板生產(chǎn)線，兼做其他預(yù)制件的生產(chǎn)車間;每間廠房端頭設(shè)1套專業(yè)拌和站。另設(shè)鋼筋加工車間、模具清洗整備車間和蒸養(yǎng)房。2條主要生產(chǎn)線由混凝土運(yùn)輸、布料、振動(dòng)成型、靜停、脫模等區(qū)組成，按功能分區(qū)，流水作業(yè)，互不干擾。

2 生產(chǎn)線的組成與設(shè)計(jì)

2.1 生產(chǎn)線布置

遮板生產(chǎn)線設(shè)置1條混凝土供應(yīng)線，2條布料線，3個(gè)振動(dòng)臺(tái)。遮板生產(chǎn)線平面布置見(jiàn)圖1?；炷辽a(chǎn)選用JS1000拌和站，混凝土運(yùn)輸線由支撐結(jié)構(gòu)、走行系統(tǒng)、接料斗、控制系統(tǒng)組成;布料機(jī)由支撐結(jié)構(gòu)、走行系統(tǒng)、分料斗、螺旋分料機(jī)、控制系統(tǒng)組成;振搗成型系統(tǒng)由底座、支撐彈簧、頂升氣囊、振動(dòng)電機(jī)、支撐托架等組成。養(yǎng)護(hù)區(qū)由養(yǎng)護(hù)房間、活動(dòng)棚頂、蒸汽管道、散熱片、溫控系統(tǒng)組成。模具組裝回送區(qū)由輸送軌道、輸送小車及托盤等組成。每個(gè)功能區(qū)都采用機(jī)械作業(yè)，電氣控制，工廠化程度高。

“RPC”蓋板生產(chǎn)線設(shè)置1條混凝土供應(yīng)線，1條傳送帶，傳送帶兩側(cè)布置8個(gè)振動(dòng)臺(tái)。

2.2 自主設(shè)計(jì)的遮板生產(chǎn)線設(shè)備

2.2.1 混凝土接料車

由支撐結(jié)構(gòu)、走行系統(tǒng)、接料斗、控制系統(tǒng)組成。支撐系統(tǒng)采用h=300 mm的H型鋼作立柱，立柱間距6 m、橫梁也采用h=300 mm的H型鋼，上鋪設(shè)12 kg/m的走行鋼軌。走行系統(tǒng)由2臺(tái)0.5 kW驅(qū)動(dòng)電機(jī)和φ150 mm的4個(gè)輪子組成。接料倉(cāng)上口:長(zhǎng)×寬=1 600 mm×1 100 mm，下口:長(zhǎng) ×寬 =1 600 mm×600 mm，高1 000 mm，接料倉(cāng)容量1.2 m3。電氣控制接料車的走行、卸料?；炷两恿宪囈?jiàn)圖2。

圖1 遮板生產(chǎn)線平面布置(單位:mm)

圖2 混凝土接料車示意

2.2.2 布料機(jī)

由支撐結(jié)構(gòu)、走行系統(tǒng)、分料斗、螺旋分料機(jī)、控制系統(tǒng)組成。支撐框架用［14型鋼對(duì)焊而成，支撐結(jié)構(gòu)長(zhǎng)2 500 mm，寬2 300 mm，高2 500 mm。布料機(jī)的走行由2個(gè)0.5 kW電機(jī)驅(qū)動(dòng)鐵輪在鋼軌上移動(dòng)。分料斗采用6 mm鋼板焊接而成，四周用［14型鋼焊接加肋，長(zhǎng)2 500 mm，寬800 mm。順長(zhǎng)度方向平均布置4個(gè)分料口，每個(gè)分料口采用1臺(tái)3 kW的螺旋分料機(jī)勻速供料。布料機(jī)的走行、螺旋機(jī)的布料采用遠(yuǎn)程電氣控制或設(shè)備上的控制鍵控制。

2.2.3 可調(diào)式傾斜振動(dòng)臺(tái)

此設(shè)備的設(shè)計(jì)制作和生產(chǎn)廠家共同研制。可調(diào)節(jié)式傾斜振動(dòng)臺(tái)由底座、支撐彈簧、頂升氣囊、振動(dòng)電機(jī)、支撐托架等組成。底座四邊采用［100型鋼對(duì)焊而成，底座四角上安裝支撐螺旋彈簧4個(gè)，每個(gè)支撐彈簧可承受0.3 MPa壓力。傾斜邊安裝頂升氣囊2個(gè)，頂升最大高度150 mm，可承受0.6 MPa壓力，氣囊頂升時(shí)支撐托架繞一側(cè)的2個(gè)彈簧柱連成軸線旋轉(zhuǎn)。振動(dòng)采用1 kW偏心式振動(dòng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)，振動(dòng)幅度和頻率通過(guò)變頻器自由調(diào)節(jié)。布料車及振動(dòng)臺(tái)見(jiàn)圖3。

3 施工工藝

3.1 總體施工方案

圖3 布料車及振動(dòng)臺(tái)

模具和鋼筋骨架在組裝區(qū)域組裝完成后，用運(yùn)模小車運(yùn)送至澆筑區(qū)，模具通過(guò)桁吊吊裝至振動(dòng)臺(tái)位。混凝土的輸送通過(guò)軌道接料車縱向運(yùn)行至拌和站出料口接料，再運(yùn)行至橫向布料車交匯的上方放料，接料后布料車運(yùn)行到各個(gè)振動(dòng)臺(tái)位布料，預(yù)制構(gòu)件在振動(dòng)平臺(tái)附著式振動(dòng)器作用下振動(dòng)成型。成型的構(gòu)件采用桁吊提吊到養(yǎng)護(hù)房養(yǎng)護(hù)，達(dá)到拆模強(qiáng)度后提出養(yǎng)護(hù)房脫模，脫模后的預(yù)制件裝于運(yùn)輸車上運(yùn)輸?shù)酱鎯?chǔ)區(qū)碼放存儲(chǔ)。

3.2 工藝流程

遮板構(gòu)件預(yù)制工藝流程見(jiàn)圖4。

3.3 施工方法

3.3.1 鋼筋制作、焊接

進(jìn)場(chǎng)的鋼筋原材料經(jīng)檢驗(yàn)合格后，存儲(chǔ)于原材料存放區(qū)。采用數(shù)控自動(dòng)彎箍機(jī)加工，在數(shù)控顯示器上設(shè)置鋼筋彎曲的角度、長(zhǎng)度數(shù)據(jù)，數(shù)控彎曲機(jī)自動(dòng)調(diào)直、彎曲、剪切成型。成型的半成品鋼筋存放時(shí)分類堆碼，掛好標(biāo)識(shí)牌。

3.3.2 模具組裝

遮板模具均采用ABS工程塑料模，模具質(zhì)量輕，拆裝快捷。使用后的模具用鹽酸浸泡，清水清洗，除掉模具表面的混凝土渣，用軟毛刷和抹布清理，切不可用硬工具劃傷模具表面，保證模具的光潔和使用時(shí)無(wú)水漬。

模具組裝時(shí)，先將清洗干凈的空模具放置在送模小車的托盤上，安裝焊接成型的鋼筋籠，再安裝上蓋板、堵頭，每個(gè)托盤安裝4個(gè)模具，安裝完后送模小車運(yùn)送至混凝土澆筑區(qū)。模具四周螺絲全部上緊、密封，防止漏漿。

3.3.3 混凝土澆筑

混凝土澆筑分接料、布料、振動(dòng)成型3個(gè)步驟。

圖4 遮板構(gòu)件預(yù)制工藝流程

(1)混凝土接料

混凝土接料車由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，在架空的軌道上縱向走行至攪拌機(jī)出料口接料，接料后再運(yùn)行至橫向布料車交匯處的正上方放料，啟動(dòng)接料車上的氣動(dòng)閥門，混凝土下料至布料車。接料車、布料車的走行，閥門的開啟均在控制柜上完成。

(2)混凝土布料

裝料的布料車走行到對(duì)應(yīng)的振動(dòng)臺(tái)上布料，開啟布料車的氣動(dòng)閥門，啟動(dòng)布料車上的4個(gè)螺旋分料機(jī)，混凝土均勻分布到每個(gè)振動(dòng)臺(tái)上的4個(gè)模具內(nèi)，分料器可單獨(dú)布料也可同時(shí)布料，各步驟的操作均采用電氣控制。

(3)混凝土振動(dòng)成型

遮板模具四周全部封閉，氣泡排除較困難，振動(dòng)臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí)采用可調(diào)節(jié)式傾斜振動(dòng)臺(tái)，通過(guò)氣囊調(diào)節(jié)模具的傾斜、水平度，實(shí)行斜振、平振自由調(diào)節(jié);通過(guò)變頻實(shí)現(xiàn)高頻、低頻振動(dòng)交替進(jìn)行。

振動(dòng)臺(tái)上放置1個(gè)活動(dòng)托盤，由4個(gè)錐形銷釘限位，每個(gè)托盤內(nèi)可同時(shí)放置4個(gè)遮板模具，完成一次性4塊同時(shí)澆筑。混凝土進(jìn)入模具后，調(diào)節(jié)頂升氣囊先斜向振動(dòng)約2 min、再水平振動(dòng)約2 min，每次振動(dòng)分強(qiáng)弱2個(gè)等級(jí)進(jìn)行。

3.3.4 混凝土養(yǎng)生

完成澆筑的構(gòu)件通過(guò)桁吊連同托盤一起吊裝至拖架上，每個(gè)拖架同時(shí)放置2個(gè)托盤，再由2號(hào)桁吊將拖架放入蒸養(yǎng)房?jī)?nèi)。每間蒸養(yǎng)房可存放托架4列、高度4層，共128塊。

單個(gè)蒸養(yǎng)房放滿靜停4 h后，進(jìn)行保濕干熱養(yǎng)護(hù)，“水泥基“產(chǎn)品養(yǎng)護(hù)溫度為40℃ ±5℃，”RPC”產(chǎn)品養(yǎng)護(hù)溫度為80℃ ±5℃，恒溫養(yǎng)護(hù)時(shí)間一般為15～16 h。養(yǎng)護(hù)過(guò)程分為升溫、恒溫、降溫3個(gè)階段，升、降溫速度均不大于15℃/h。養(yǎng)護(hù)各階段的溫度、時(shí)間控制通過(guò)1套全自動(dòng)溫控系統(tǒng)對(duì)所有蒸養(yǎng)房進(jìn)行溫度調(diào)控，電腦控制溫度誤差不大于1℃，每0.5 h自動(dòng)錄入溫度記錄，生成溫度記錄表和溫度曲線可隨機(jī)調(diào)用、備查。

進(jìn)入存儲(chǔ)區(qū)后的構(gòu)件還需灑水自然養(yǎng)護(hù)7 d，冬季施工期間不得進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)。

3.3.5 混凝土拆模

結(jié)束養(yǎng)生，由桁吊將拖架從蒸養(yǎng)房吊至拆模區(qū)進(jìn)行拆模。遮板拆模時(shí)先將所有模具螺絲拆除、并拆除上蓋，再用桁吊一次性提吊4塊遮板，用橡膠錘敲擊模具振動(dòng)脫模，切忌用硬物對(duì)模具進(jìn)行敲打。拆除后的模具立即送入鹽酸池浸泡、清洗，備下次使用。

3.3.6 成品存放和保護(hù)

脫模后的構(gòu)件通過(guò)平板車運(yùn)至存儲(chǔ)區(qū)，按不同類別產(chǎn)品存放要求用叉車運(yùn)至存放區(qū)存放，并分類標(biāo)識(shí)。

4 構(gòu)件工廠化生產(chǎn)特點(diǎn)

(1)閉合式的工廠化管理，徹底顛覆了傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式。

(2)全部實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，部分實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，人工勞動(dòng)強(qiáng)度較小，生產(chǎn)效率高。

(3)遮板生產(chǎn)采用傾斜振動(dòng)臺(tái)，振動(dòng)時(shí)間和振幅可調(diào)節(jié)，有效保證了混凝土振搗質(zhì)量，產(chǎn)品的外觀質(zhì)量好。

(4)養(yǎng)生采用自動(dòng)溫控系統(tǒng)，可準(zhǔn)確的控制養(yǎng)護(hù)溫度、時(shí)間。操作、控制、記錄全部自動(dòng)化。

(5)模具運(yùn)輸、回送形成閉合循環(huán)線路，使拆模區(qū)同澆筑區(qū)有效連接。

(6)自動(dòng)彎曲機(jī)加工的半成品鋼筋精度高、速度快。

5 結(jié)語(yǔ)

大西鐵路客運(yùn)專線首次推行高速鐵路的預(yù)制構(gòu)件工廠化生產(chǎn)，各標(biāo)段的工廠在規(guī)劃、生產(chǎn)設(shè)備研發(fā)等方面均有所創(chuàng)新，工廠化生產(chǎn)技術(shù)得以成功應(yīng)用，以我廠為例，充分證明作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度低，勞動(dòng)效率高，減少用工成本，提高生產(chǎn)產(chǎn)量，經(jīng)濟(jì)效益顯著，為以后類似工程的施工生產(chǎn)提供了很好的參考。

［1］科技基［2008］102號(hào) 客運(yùn)專線橋梁用無(wú)機(jī)復(fù)合型混凝土電纜槽蓋板和人行道步行板暫行技術(shù)條件［S］.

［2］科技基［2006］129號(hào) 客運(yùn)專線活性粉末混凝土(RPC)材料人行道擋板、蓋板暫行技術(shù)條件［S］.