房 娟

（中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司,天津 300350）

隨著我國城市發(fā)展的需要，交通建設(shè)領(lǐng)域不斷地研發(fā)新技術(shù)，推進(jìn)了軌道交通建設(shè)的發(fā)展。其中地鐵建設(shè)技術(shù)已經(jīng)逐漸走向成熟，而盾構(gòu)技術(shù)則成為地鐵建設(shè)中主要的技術(shù)種類。因?yàn)榈罔F建設(shè)大多都是地下施工，在非巖石施工地段，地鐵的開挖方式所采用的都是盾構(gòu)技術(shù)，所以在地鐵建設(shè)中，盾構(gòu)管片的需求量不斷增加，而盾構(gòu)管片的預(yù)制也進(jìn)入高速發(fā)展階段。盾構(gòu)管片在地鐵建設(shè)中占有非常重要的地位，其根據(jù)地鐵的長(zhǎng)度決定盾構(gòu)管片生產(chǎn)的數(shù)量，施工過程中盾構(gòu)管片自動(dòng)流水線生產(chǎn)的內(nèi)容包括：盾構(gòu)管片生產(chǎn)的模板的制作、安裝骨架的焊接、混凝土澆筑、蒸養(yǎng)、型式試驗(yàn)、管片存放。為了能夠提高管片生產(chǎn)的質(zhì)量，一定要嚴(yán)格規(guī)范生產(chǎn)的流程，精確生產(chǎn)的技術(shù)，才能夠有效提高盾構(gòu)管片生產(chǎn)的質(zhì)量和效率。

1 盾構(gòu)管片自動(dòng)化生產(chǎn)線的原理簡(jiǎn)介

我國針對(duì)盾構(gòu)管片生產(chǎn)的方式主要有三種模式：傳統(tǒng)模式、輪軌移動(dòng)生產(chǎn)線模式、柔性生產(chǎn)線模式。

1.1 傳統(tǒng)模式

傳統(tǒng)的盾構(gòu)管片生產(chǎn)方式主要是由人工完成，采用固定的方式，利用磨具車間通過固定的擺放，實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)管片的生產(chǎn)。在生產(chǎn)過程中，每一個(gè)模具下面都有氣動(dòng)振動(dòng)器，而傳統(tǒng)制作方式蒸汽蒸養(yǎng)的位置就處在模具的旁邊，所有的制作工序都是需要人工完成。在進(jìn)行模具澆筑的過程中，是利用吊裝的方式實(shí)現(xiàn)在模具上方進(jìn)行澆灌[1]。以上的技術(shù)就是傳統(tǒng)的管片生產(chǎn)方式，但是這種方式已經(jīng)無法滿足現(xiàn)有的施工，其自動(dòng)化程度非常低，穩(wěn)定性比較差，成本高，傳統(tǒng)的方式已經(jīng)逐漸退出了市場(chǎng)。

1.2 輪軌移動(dòng)生產(chǎn)線模式

輪軌移動(dòng)生產(chǎn)線模式主要的控制系統(tǒng)是PLC，其生產(chǎn)方式采用循環(huán)方式，在生產(chǎn)過程中利用進(jìn)出模小車將生產(chǎn)的產(chǎn)品運(yùn)入到蒸養(yǎng)線路中，當(dāng)蒸養(yǎng)線路上的兩內(nèi)側(cè)都開啟的時(shí)候，就可以直接將模具推進(jìn)到坑道中，完成模具的蒸養(yǎng)，在自動(dòng)化出坑之后會(huì)直接進(jìn)入到澆筑線上，利用牽引的方式實(shí)現(xiàn)模具的澆筑，澆筑完畢之后，在利用進(jìn)出的小車將其運(yùn)行到蒸養(yǎng)窯內(nèi)，這樣就形成了自動(dòng)化流轉(zhuǎn)和循環(huán)的生產(chǎn)方式[2]。

1.3 柔性生產(chǎn)線模式

柔性生產(chǎn)線模式的運(yùn)行主要也是由PLC系統(tǒng)進(jìn)行控制的，詳細(xì)請(qǐng)見圖1。

柔性生產(chǎn)線主要的運(yùn)行方式是：整個(gè)自動(dòng)化生產(chǎn)線采用了PLC系統(tǒng)控制方式，其運(yùn)行穩(wěn)定可靠，網(wǎng)絡(luò)性能好，可以有效對(duì)生產(chǎn)線中各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)督。模具移動(dòng)過程都是利用輥道和橫移器械完成的，這樣能夠提高流轉(zhuǎn)的效率。在混凝土澆筑振搗時(shí)，所采用的是自動(dòng)化電驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)臺(tái)，當(dāng)模具到達(dá)振動(dòng)臺(tái)之后，利用氣囊上升，將模具固定，利用低料斗開始從上面下料澆筑，與此同時(shí)，振動(dòng)臺(tái)的頻率需要達(dá)到60Hz左右，注意單片管片的澆筑振搗時(shí)間為4分鐘到5分鐘。再者，柔性生產(chǎn)線可以進(jìn)行雙向布料，其靈活性能非常好。

2 盾構(gòu)管片自動(dòng)化生產(chǎn)流水線的優(yōu)勢(shì)

2.1 提高生產(chǎn)率

在傳統(tǒng)模式中，人力物力都需要充足才能夠滿足生產(chǎn)的條件，而自從管片生產(chǎn)使用了自動(dòng)化系統(tǒng)之后，無論是在蒸養(yǎng)、移動(dòng)、澆筑等各個(gè)環(huán)節(jié)，都能夠提高生產(chǎn)效率，而工作人員也能夠在固定崗位上操作各種自動(dòng)生產(chǎn)流水線系統(tǒng)，不僅減少了工作人員的工作強(qiáng)度，還能夠有效提高生產(chǎn)效率，同時(shí)工作人員可以精準(zhǔn)地掌握生產(chǎn)的具體情況。例如：以天津區(qū)為例，如采用傳統(tǒng)模式生產(chǎn)，在氣溫比較高的夏季，一天能夠進(jìn)行2個(gè)循環(huán)的生產(chǎn)，而在冬季時(shí)節(jié)則只能夠進(jìn)行一個(gè)循環(huán)的生產(chǎn)；在采用了管片自動(dòng)化生產(chǎn)方式之后，在原有的循環(huán)基礎(chǔ)上又可以增加了一個(gè)循環(huán)的生產(chǎn)。這樣不僅提高了生產(chǎn)的效率，節(jié)省時(shí)間，還能夠讓整體的生產(chǎn)流程更加的緊密，降低了管片的初始生產(chǎn)成本[3]。

圖1 柔性生產(chǎn)線圖

2.2 提高安全生產(chǎn)的系數(shù)

傳統(tǒng)管片的生產(chǎn)流程多數(shù)都是由工作人員親自操作，每個(gè)環(huán)節(jié)在操作過程中的安全隱患比較大，而且因?yàn)楣芷闹亓繂栴}，使傳統(tǒng)制作程序中必須利用起重機(jī)配合完成生產(chǎn)，因很多環(huán)節(jié)都是在交叉作業(yè)，管片模板等運(yùn)行的距離長(zhǎng)，若是在作業(yè)過程中，出現(xiàn)任何的問題都會(huì)導(dǎo)致安全隱患的出現(xiàn)。而目前使用的管片流水式作業(yè)方式，是很多的工序都被固定在一個(gè)位置上，實(shí)現(xiàn)了固定模位多層工序的效果，起重機(jī)在作業(yè)的過程中，不會(huì)相互干擾，減少了因?yàn)榻徊孀鳂I(yè)出現(xiàn)的安全問題。所以不難看出，盾構(gòu)管片的自動(dòng)化流水線生產(chǎn)可以簡(jiǎn)化流程，減少位移，提高了施工安全生產(chǎn)系數(shù)。

2.3 降低產(chǎn)品生產(chǎn)能耗

盾構(gòu)管片自動(dòng)化生產(chǎn)過程中，因?yàn)槠淞魉€都是封閉的空間，蒸養(yǎng)的方式都是平窯方式，這樣才能夠達(dá)到最好的保溫效果。而且自動(dòng)化生產(chǎn)方式不會(huì)受到環(huán)境的限制，無論是在寒冷的環(huán)境中，還是在高溫中，都能夠正常運(yùn)行，從而提高了管片的生產(chǎn)效率。在自動(dòng)化生產(chǎn)線蒸養(yǎng)環(huán)節(jié)上，工作人員可以利用環(huán)境減少生產(chǎn)的能耗。在夏季時(shí)生產(chǎn)車間可以利用管片自身的水汽來保養(yǎng)管片的濕度，這樣就能夠減少浪費(fèi)能源的現(xiàn)象，從而有效地減少生產(chǎn)過程中的能耗。例如：在天津2、3號(hào)線地鐵建設(shè)中，自動(dòng)化生產(chǎn)線每立方米管片所產(chǎn)生的能耗費(fèi)用約為15元，而若是同樣體積的管片利用傳統(tǒng)方式制作，則產(chǎn)生的能耗費(fèi)用則會(huì)達(dá)到21.6元，所以不難看出，自動(dòng)化生產(chǎn)線所節(jié)約的能耗費(fèi)用要比傳統(tǒng)的低出30%。

2.4 提高了管片的質(zhì)量

在傳統(tǒng)管片制作過程中，很多環(huán)節(jié)都是利用起重機(jī)長(zhǎng)距離運(yùn)輸，而且工序都是由人工操作完成，很多工人僅憑自身的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)操作的技術(shù)掌握能力有限，所以在制作過程中，管片的質(zhì)量很難得到保障[4]。再者，傳統(tǒng)管片制作，利用起重機(jī)運(yùn)輸，強(qiáng)度掌控能力較差，導(dǎo)致很多管片成品出現(xiàn)破損，壞角等情況，這不僅影響管片的質(zhì)量，同時(shí)也提高了管片的整體成本。而在使用管片自動(dòng)化生產(chǎn)線之后，利用自動(dòng)化方式取代了人員操作，縮短管片運(yùn)輸路程，管片全程制作都是在固定的模具上，避免因?yàn)橐苿?dòng)造成損壞，特別是在管片吊裝和臨時(shí)擺放的過程中，自動(dòng)化的運(yùn)行能夠減少運(yùn)輸過程中存在的觸碰，從而降低破損概率。

3 盾構(gòu)管片自動(dòng)化流水線生產(chǎn)的工藝要點(diǎn)

中鐵十八局在天津地鐵建設(shè)中負(fù)責(zé)提供盾構(gòu)管片。其擁有多年的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，通過對(duì)傳統(tǒng)生產(chǎn)模式的改革，轉(zhuǎn)變成為自動(dòng)化流水線的生產(chǎn)工藝具體如圖2。

圖2 自動(dòng)化流水線的生產(chǎn)工藝圖

中鐵十八局采用的是自動(dòng)化流水線生產(chǎn)方式，目前運(yùn)行狀態(tài)非常好，這種管片新型生產(chǎn)的方式，通過PLC系統(tǒng)進(jìn)行控制，生產(chǎn)環(huán)節(jié)中不同的崗位都能夠接受到來自終端系統(tǒng)的命令。

流水線生產(chǎn)方式的主要特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)就是效率。在管片制作過程中，無論是傳統(tǒng)管片的生產(chǎn)還是自動(dòng)化流水線方式的生產(chǎn)，混凝土的性能是最影響生產(chǎn)時(shí)間的因素，所以在自動(dòng)化流水線生產(chǎn)中，一定要選擇好混凝土材料，并合理科學(xué)的對(duì)其進(jìn)行配比，以滿足現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)需求。在生產(chǎn)中除了要滿足管片自身強(qiáng)度等級(jí)C55、強(qiáng)度20MPa外，還需要注意混凝土澆筑坍塌度應(yīng)該合理地控制在3～5cm之間，在進(jìn)行振搗的時(shí)候，保證拌合物擁有良好的保水性、和易性，不能夠在振搗過程中出現(xiàn)飛濺的情況，而且要需要注意到混凝土振搗后管片的表面砂漿的厚度不得超過1cm。

表1 混凝土配合比表

在自動(dòng)化流水生產(chǎn)線上，模位是其中非常重要的基礎(chǔ)組成部分。在模具出坑之后的第一個(gè)位置的模位就是脫模位，管片通過小車進(jìn)入到流水線之后，停在模位上，工作人員才能夠?qū)δ＞哌M(jìn)行脫模，按照規(guī)定的順序?qū)⒛＞呙撓?，并將管片停放在臨時(shí)的擺放區(qū)域[5]。需要注意的是：在清理模具的時(shí)候，注意將模具的縫隙以及密封膠條處一并清理，完畢之后對(duì)模具的內(nèi)部噴油。自動(dòng)化流水線上的小車會(huì)將模具帶入到混凝土的澆筑區(qū)域，為了能夠穩(wěn)定模具小車，則需要利用振動(dòng)臺(tái)將其與軌道進(jìn)行分離，這樣即能夠較少振搗過程中的噪音，還能夠讓工作人員實(shí)現(xiàn)邊下料邊振搗。在澆筑完畢之后，就需要讓其靜養(yǎng)。當(dāng)模具進(jìn)入到靜停養(yǎng)護(hù)模位的時(shí)候，剛澆筑的模具就能夠獲得凝固的時(shí)間，同時(shí)工作人員也能夠在這個(gè)時(shí)間內(nèi)，對(duì)混凝土的表面進(jìn)行處理。靜養(yǎng)過后，則進(jìn)入到蒸養(yǎng)模位。在這個(gè)過程中，管片的蒸養(yǎng)都是在封閉的區(qū)域，工作人員利用電腦系統(tǒng)控制蒸養(yǎng)的溫度和濕度，而在蒸養(yǎng)窯中，自動(dòng)化管理模式還能夠?qū)崿F(xiàn)區(qū)域性升溫、降溫等操作。但是需要注意的是，在蒸養(yǎng)窯中需要設(shè)立5個(gè)以上的測(cè)溫點(diǎn)，這樣才能夠?qū)φ麴B(yǎng)區(qū)的溫度進(jìn)行監(jiān)控，避免溫度過高或是過低造成管片質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。

通過以上的描述不難看出，模位時(shí)間與流水生產(chǎn)時(shí)間之間的關(guān)鍵之處，工序能否在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成則需要有效地安排模位在每一個(gè)階段的時(shí)間，這樣才能夠合理科學(xué)的提高管片的生產(chǎn)效率[6]。

4 結(jié)語

綜上所述，盾構(gòu)管片在預(yù)制過程中，利用自動(dòng)化生產(chǎn)方式能夠有效地提高管片產(chǎn)品質(zhì)量，改善工作效率。其與傳統(tǒng)管片預(yù)制過程差異性非常大，不僅是在效率、質(zhì)量上，自動(dòng)化生產(chǎn)方式不會(huì)受到環(huán)境的影響，不會(huì)耗能過量，不會(huì)影響生產(chǎn)效率。所以，盾構(gòu)管片自動(dòng)化流水線生產(chǎn)方式為城市軌道交通建設(shè)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，促進(jìn)軌道交通的發(fā)展。