羅支貴 ，吳兆煒 （中鐵四局集團(tuán)第四工程有限公司，安徽 合肥 230000）

1 引言

2 現(xiàn)狀

目前，高速鐵路小型預(yù)制構(gòu)件施工常見的有兩種模式。①原始粗放的加工模式。該模式沿線多點(diǎn)布置，采用塑料模具或組合式鋼模具就地澆筑，場地分散、標(biāo)準(zhǔn)化程度低，前期投入少但勞動強(qiáng)度大，質(zhì)量差，且各自運(yùn)輸，占用了大量土地資源，產(chǎn)生大量廢物垃圾，給環(huán)境帶來不利影響。隨著人工成本增加及行業(yè)要求，已無法滿足需求。②集中加工模式。該模式集中加工線路所需構(gòu)件，但投入高，占地大，部分采用了一些工裝，少量工序降低勞動強(qiáng)度，但總體上勞動強(qiáng)度沒有明顯降低，質(zhì)量參差不齊，受人為因素影響大。隨著鐵路施工技術(shù)的不斷提升，高速鐵路小型預(yù)制構(gòu)件的施工迫切需要技術(shù)革新。

3 “干法”生產(chǎn)技術(shù)

3.1 “干法”生產(chǎn)技術(shù)簡介

圖1 干法線示意圖

“干法”生產(chǎn)技術(shù)是一種先對構(gòu)件進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，再脫模的自動化生產(chǎn)技術(shù)。構(gòu)件“干法”生產(chǎn)線（以下簡稱“干法線”）布置如圖1所示，生產(chǎn)流程如下。

整個生產(chǎn)線可分為布料線、脫模線、養(yǎng)護(hù)窯、子母車等部分。干法線中間為布料線，兩側(cè)為脫模線，將清理完畢并放入鋼筋的模板運(yùn)送至布料線；模板在布料口下布料、振搗，完成后，送至碼垛區(qū)，兩個一組碼垛；子母運(yùn)輸車將碼垛好的模板轉(zhuǎn)運(yùn)至右邊的養(yǎng)護(hù)窯中，待達(dá)到強(qiáng)度后，再轉(zhuǎn)運(yùn)至脫模線；在脫模臺上將成品放在托盤上碼垛，碼垛完成后，由AGV叉車轉(zhuǎn)運(yùn)至成品堆放區(qū)，對模板進(jìn)行清理，放入鋼筋，開始下一循環(huán)。其工藝流程如圖2所示。

3.2 模具技術(shù)

所有預(yù)制件所需模板均采用定型鋼模板或組合鋼模，模板委托專業(yè)模板廠家設(shè)計，需滿足預(yù)制構(gòu)件的結(jié)構(gòu)尺寸、剛度、耐久性的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)要求，滿足脫模效率、成型樣式、澆筑振搗、循環(huán)周轉(zhuǎn)、生產(chǎn)線上安裝拆卸等自動化施工要求，通過審核后加工制作。模板進(jìn)場后先對模板進(jìn)行清理，檢查尺量有無變形情況，除銹打磨光潔，刷脫模劑拼裝成型待用。澆筑前一小時左右用噴槍均勻噴涂脫模劑。混凝土強(qiáng)度上升至50%即可進(jìn)行拆模，拆模過程中應(yīng)小心，確保不出現(xiàn)啃邊、掉角及磕碰現(xiàn)象，先期工藝性試驗(yàn)階段對脫模的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行記錄，為快速脫模技術(shù)提供指導(dǎo)。脫模后清理模板，進(jìn)入下一循環(huán)使用。

圖2 干法生產(chǎn)工藝流程圖

如圖3所示，以遮板模板為例，模具為鋼模，面板主材為Q235鋼板，支撐結(jié)構(gòu)為鋼板，整個模板以模板支架、底模板、四塊側(cè)模板組成，除側(cè)模板之間通過鎖扣實(shí)現(xiàn)鎖緊外，整個結(jié)構(gòu)以螺栓連接，便于實(shí)現(xiàn)快速裝拆。當(dāng)放入鋼筋后，四塊側(cè)模板關(guān)閉，相互之間通過鎖扣鎖緊，如圖4所示。當(dāng)脫模時，松開鎖扣，打開模板即可。

圖3 路基電纜槽構(gòu)件模板（左側(cè)打開，右側(cè)關(guān)閉）

3.3 自動振搗

混凝土由拌合站拌制，由布料車運(yùn)至布料平臺上方，自動布料澆筑。澆筑過程在振動平臺上進(jìn)行，振動時間為1～2m in，直至混凝土中的氣泡完全散盡，混凝土表面平整后，關(guān)閉振動臺，準(zhǔn)備轉(zhuǎn)運(yùn)至養(yǎng)護(hù)區(qū)。

一般，振搗時是將模板水平放置在振動臺上，如圖5右側(cè)所示，經(jīng)過這種振搗后的有些預(yù)制構(gòu)件（如遮板）往往由于邊角上的氣泡無法完全排出，從而導(dǎo)致邊角處混凝土質(zhì)量差。干法線在一次振搗后，進(jìn)入養(yǎng)護(hù)區(qū)前，設(shè)置了二次傾斜振搗，如圖5左側(cè)所示，這樣有效解決了上述問題，提高了邊角混凝土質(zhì)量。

3.4 存儲養(yǎng)護(hù)

預(yù)制構(gòu)件在澆筑完成后，進(jìn)入碼垛臺，兩個一組，有子母運(yùn)輸車轉(zhuǎn)運(yùn)至養(yǎng)護(hù)窯內(nèi)，對養(yǎng)護(hù)窯進(jìn)行溫濕度和時間設(shè)定，待養(yǎng)護(hù)結(jié)束后，子母車自動將其轉(zhuǎn)運(yùn)至脫模線進(jìn)行脫模，如圖6所示?？紤]采用低溫集中蒸汽養(yǎng)護(hù)的形式，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：①可大批量生產(chǎn)，進(jìn)出倉與生產(chǎn)線節(jié)拍同步；②節(jié)省能源，窯內(nèi)溫度保持為恒溫，熱能利用率高；③碼垛機(jī)采用自動控制，進(jìn)出倉方便；④熱量損失小，只是開門時間產(chǎn)生熱損。

全年共落實(shí)中央水利建設(shè)投資1408億元，同口徑相比，較2012年增加140億元。其中中央預(yù)算內(nèi)固定資產(chǎn)投資717億元，財政專項(xiàng)資金669億元，中央水利建設(shè)基金22億元。投資安排上，中西部地區(qū)投資比重84%，民生水利投資比重72%。國家發(fā)展改革委批復(fù)重點(diǎn)水利項(xiàng)目41項(xiàng)，總投資1145億元。

圖6 養(yǎng)護(hù)窯（左）、子母運(yùn)輸車（中）、碼垛臺（右）

3.5 倉儲與成品養(yǎng)護(hù)

事先對場地進(jìn)行規(guī)劃布置，脫模后，構(gòu)件通過AGV運(yùn)輸車（如圖7所示）轉(zhuǎn)運(yùn)，AGV運(yùn)輸車根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的路線將構(gòu)件運(yùn)送至倉庫指定位置；當(dāng)出廠時，通過AGV轉(zhuǎn)運(yùn)車將構(gòu)件從倉儲點(diǎn)轉(zhuǎn)運(yùn)至出廠位置，由吊機(jī)吊裝至出廠車輛上。期間，通過AGV養(yǎng)護(hù)小車（如圖7所示）對倉儲區(qū)構(gòu)件進(jìn)行定時養(yǎng)護(hù)，保證成品質(zhì)量。當(dāng)AGV車電量不足時，會自動至充電樁進(jìn)行充電。

圖7 AGV轉(zhuǎn)運(yùn)小車（左）與養(yǎng)護(hù)小車（右）

4 “濕法”生產(chǎn)技術(shù)

4.1 “濕法”生產(chǎn)技術(shù)簡介

“濕法”生產(chǎn)技術(shù)是一種先對構(gòu)件脫模，再進(jìn)行養(yǎng)護(hù)的自動化生產(chǎn)技術(shù)。構(gòu)件“濕法”生產(chǎn)線（以下簡稱“濕法線”）布置如圖8所示，生產(chǎn)流程如下。

圖8 濕法線示意圖

整個生產(chǎn)線可分為布料線、脫模線、養(yǎng)護(hù)窯、碼垛區(qū)等區(qū)域。首先，清理模板，放入鋼筋，待用；運(yùn)料小車將混凝土從拌合站運(yùn)送至布料機(jī)；布料機(jī)在模板上布料，完成后，由小車送至托盤旁，龍門吊將托盤蓋在模板上，待達(dá)到強(qiáng)度后將其整體吊裝至脫模臺上；脫模時，將模板吊裝至運(yùn)輸軌道上，通過輥道回到布料位置，模板開始下一循環(huán)；成品隨托盤吊裝至養(yǎng)護(hù)窯內(nèi)，待強(qiáng)度達(dá)到要求后，調(diào)出養(yǎng)護(hù)區(qū)，由小車運(yùn)送至碼垛區(qū)。由抓手將成品自動碼垛，AGV運(yùn)輸車將碼垛好的成品運(yùn)送至成品堆放區(qū)，將托盤吊裝至上部運(yùn)輸輥道，回到脫模線，托盤開始下一循環(huán)。其工藝流程如圖9所示。

由于濕法線與干法線在許多地方應(yīng)用了相似的技術(shù)，故下文只對濕法線特有的技術(shù)進(jìn)行敘述。

4.2 模具技術(shù)

濕法線的模板技術(shù)要求和干法線相同，在此不再贅述。

圖9 濕法生產(chǎn)工藝流程圖

兩種生產(chǎn)線日產(chǎn)能分析表

圖10 欄片模板（左）與托盤（右）

圖11 濕法線養(yǎng)護(hù)區(qū)

如圖10所示，以欄片模板為例，模板上有凹槽，將鋼筋放入后布料至與模板頂面平齊為止，之后將托盤蓋在上面。靜置，將其整體翻轉(zhuǎn)，使托盤在下，模板在上，進(jìn)行脫模。

4.3 存儲養(yǎng)護(hù)

預(yù)制構(gòu)件在脫模后，隨托盤吊裝至養(yǎng)護(hù)區(qū)，在養(yǎng)護(hù)窯內(nèi)疊放，對養(yǎng)護(hù)窯進(jìn)行溫濕度和時間設(shè)定，待養(yǎng)護(hù)結(jié)束后，將其吊裝出養(yǎng)護(hù)區(qū)，準(zhǔn)備碼垛，如圖11所示。

5 自動化技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)對比分析

該技術(shù)在連徐鐵路中得到應(yīng)用，經(jīng)測算比對，發(fā)現(xiàn)與傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)相比，自動化生產(chǎn)技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢，分述如下。

①生產(chǎn)效率。經(jīng)測算，在原料供應(yīng)充足的情況下，上述自動化生產(chǎn)線（干法線和濕法線各一套）與傳統(tǒng)集中式生產(chǎn)線日產(chǎn)能分析對比如上表。

通過表中數(shù)據(jù)可知，自動化生產(chǎn)線日產(chǎn)能明顯高于傳統(tǒng)生產(chǎn)線，應(yīng)用自動化生產(chǎn)技術(shù)可以有效提高生產(chǎn)效率。

圖12 “干法”線與“濕法”線在連徐鐵路預(yù)制構(gòu)件廠的應(yīng)用

②成品質(zhì)量。應(yīng)用傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)的成品質(zhì)量受人為因素影響大，表面收光不平、振搗不密實(shí)、顏色不均勻等問題時常發(fā)生，且質(zhì)量參差不齊。自動化生產(chǎn)技術(shù)中，由于大量應(yīng)用工裝，全過程無需人工干預(yù)，成品質(zhì)量一致；自動布料均勻、振搗密實(shí)、養(yǎng)護(hù)有保證，成品質(zhì)量高。

③成本控制。由于用地和工裝等投入，傳統(tǒng)集中式加工和自動化加工前期投入都很大，兩者相差不大。但傳統(tǒng)集中生產(chǎn)線上還需要大量人力，勞動強(qiáng)度大，人力資源成本高；自動化生產(chǎn)線上，除鋼筋、模板和成品管理需要少量人員外，其他地方實(shí)現(xiàn)無人化生產(chǎn)，人員勞動強(qiáng)度有了明顯降低，有效節(jié)約了人力資源成本。經(jīng)測算，應(yīng)用自動化生產(chǎn)線的小型預(yù)制構(gòu)件場管理人員需8人，協(xié)作隊伍勞動力需35人；而應(yīng)用傳統(tǒng)生產(chǎn)線的小型預(yù)制構(gòu)件場管理人員需12人，協(xié)作隊伍勞動力需80人左右。由此可見，自動化技術(shù)的應(yīng)用有利于生產(chǎn)成本的控制。

6 結(jié)論

綜上所述，隨著我國高速鐵路建設(shè)不斷推進(jìn)，標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，推行小型預(yù)制構(gòu)件自動化施工技術(shù)已成為一種趨勢。與傳統(tǒng)施工技術(shù)相比，自動化施工技術(shù)生產(chǎn)效率明顯提高，生產(chǎn)成品質(zhì)量有保證，有利于企業(yè)生產(chǎn)成本的降低。在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，干法線適用于大而厚的預(yù)制構(gòu)件，如遮板、路基電纜槽等，濕法線適用于小而薄的預(yù)制構(gòu)件，如蓋板、欄片等。隨著該技術(shù)在施工中的不斷應(yīng)用與完善，我國高速鐵路建設(shè)也將達(dá)到一個新的高度。