何海鵬

（中國(guó)水利水電第三工程局有限公司， 陜西 西安 710032）

管片生產(chǎn)與安裝是隧洞掘進(jìn)的主要配套工程，應(yīng)與隧洞掘進(jìn)相配匹，而管片生產(chǎn)又是其中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)[2]。管片生產(chǎn)規(guī)模一般很大，其施工工序較多，生產(chǎn)工藝要求很高，占用場(chǎng)地面積相對(duì)較大，需要在洞外工業(yè)廣場(chǎng)或附近區(qū)域規(guī)劃相對(duì)獨(dú)立的生產(chǎn)區(qū)域[3]。

1 管片預(yù)制廠布置的一般原則

（1）管片廠布置應(yīng)符合工程施工總布置、總進(jìn)度及工程結(jié)構(gòu)要求。

（2）應(yīng)結(jié)合工程特點(diǎn)、地形條件，做到布置合理、經(jīng)濟(jì)優(yōu)化、技術(shù)可行。

（3）管片廠防洪標(biāo)準(zhǔn)不應(yīng)低于20年一遇。

（4）管片生產(chǎn)應(yīng)規(guī)劃獨(dú)立的生產(chǎn)區(qū)域，宜在廠房?jī)?nèi)生產(chǎn)，符合生態(tài)環(huán)保要求。

（5）應(yīng)根據(jù)TBM掘進(jìn)高峰期月平均強(qiáng)度確定管片預(yù)制廠規(guī)模。管片廠各功能區(qū)產(chǎn)能應(yīng)相互匹配、協(xié)調(diào)，且應(yīng)有一定的儲(chǔ)備量。管片生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸應(yīng)滿足掘進(jìn)要求，并定期對(duì)主要生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行檢查和維護(hù)。

（6）在室內(nèi)應(yīng)規(guī)劃一定的暫存區(qū)域，對(duì)管片進(jìn)行靜養(yǎng)，并對(duì)外觀質(zhì)量進(jìn)行檢查，在室外規(guī)劃露天養(yǎng)護(hù)和存放場(chǎng)地，儲(chǔ)備一定量的管片。管片運(yùn)輸應(yīng)考慮室內(nèi)往室外、洞外往洞內(nèi)吊裝和運(yùn)輸方便，可采用軌道運(yùn)輸或無(wú)軌與有軌運(yùn)輸結(jié)合方式。在規(guī)劃管片生產(chǎn)區(qū)域時(shí)，應(yīng)考慮混凝土拌合站、鍋爐、污水排放等對(duì)周圍生態(tài)環(huán)境的影響，在距離村莊較近時(shí)，還應(yīng)考慮噪聲對(duì)居民和施工人員的影響[4]。

2 管片預(yù)制廠的布置要求

2.1 管片生產(chǎn)區(qū)規(guī)劃

（1）管片生產(chǎn)區(qū)規(guī)劃應(yīng)包括鋼筋加工、管片成型、管片蒸養(yǎng)、管片靜養(yǎng)、附屬配套設(shè)施等主要功能區(qū)域。

（2）鋼筋加工區(qū)應(yīng)考慮原材料堆放、半成品加工及堆放、成品加工及堆放等必要的空間和設(shè)備，宜與生產(chǎn)線平行布置。鋼筋加工區(qū)應(yīng)通風(fēng)良好，必要時(shí)安裝軸流風(fēng)機(jī)。

（3）管片成型區(qū)應(yīng)包括模具準(zhǔn)備、鋼筋入模、埋件安裝、模具緊固、混凝土澆筑、平倉(cāng)及清理等工作內(nèi)容。

（4）管片蒸養(yǎng)區(qū)包括管片預(yù)蒸養(yǎng)、管片蒸養(yǎng)、管片出模等區(qū)域。

（5）管片靜養(yǎng)區(qū)宜布置在生產(chǎn)廠房?jī)?nèi)，應(yīng)考慮管片出模后的養(yǎng)護(hù)區(qū)域，以及管片吊運(yùn)設(shè)備、吊運(yùn)通道、出廠通道等。管片出模后，管片溫度較高，需要在生產(chǎn)廠房?jī)?nèi)布置較大的管片靜養(yǎng)場(chǎng)地，使管片溫度緩慢降低，將管片溫度降至與室外溫差不大于20℃時(shí)方可外運(yùn)[5]。

（6）附屬配套設(shè)施包括砂石儲(chǔ)料倉(cāng)、混凝土拌和站、鍋爐房、試驗(yàn)室、配電室等，宜布置在管片成型區(qū)附近，使各道生產(chǎn)工序有效銜接，便于組織生產(chǎn)和管理；骨料加熱、拌合水加熱宜與管片蒸養(yǎng)設(shè)施統(tǒng)籌考慮。在場(chǎng)地條件許可時(shí)，應(yīng)盡量布置在管片生產(chǎn)線附近，既利于生產(chǎn)，又節(jié)省場(chǎng)地[6]。

（7）粗細(xì)骨料、水泥、外加劑的堆放場(chǎng)宜盡量靠近拌合站布置；鋼筋堆放場(chǎng)宜布置在鋼筋加工區(qū)附近；脫模劑、預(yù)埋件宜在生產(chǎn)線相應(yīng)工位附近堆存；各堆放場(chǎng)應(yīng)設(shè)有防雨棚。

（8）原材料的儲(chǔ)量應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地條件合理設(shè)置并滿足管片生產(chǎn)要求，在高溫和低溫季節(jié)應(yīng)采取溫控措施。

2.2 管片生產(chǎn)線

（1）管片生產(chǎn)線選擇應(yīng)考慮隧洞掘進(jìn)進(jìn)度計(jì)劃、管片型式、模具數(shù)量、管片儲(chǔ)存量等因素。

（2）管片生產(chǎn)線應(yīng)工藝先進(jìn)、自動(dòng)化程度高、安全性能良好。

（3）管片生產(chǎn)線布置可采用環(huán)繞式或直列式。管片生產(chǎn)區(qū)采用直列式，即從鋼筋骨架入模到管片出模采用線型布置，其廠房需有一定的長(zhǎng)度；管片生產(chǎn)區(qū)采用環(huán)線式，即從鋼筋骨架入模到管片出模采用首尾相接環(huán)型布置，其廠房需有一定的寬度。以上兩種布置方式，可根據(jù)施工場(chǎng)地規(guī)劃具體而定[7]。

（4）管片模具根據(jù)振搗形式不同分為：振搗臺(tái)整體振搗的管片模具、附著式振搗器振搗的管片模具。應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)線的形式選擇相應(yīng)的管片模具。

（5）模具數(shù)量應(yīng)與管片廠生產(chǎn)能力相匹配。模具應(yīng)按生產(chǎn)線各工位設(shè)計(jì)合理布置。

2.3 管片儲(chǔ)存與運(yùn)輸

（1）管片儲(chǔ)存場(chǎng)地應(yīng)堅(jiān)實(shí)平整，并應(yīng)有雨季防沖刷措施，防止地基出現(xiàn)不均勻沉降。

（2）管片應(yīng)分類堆放，并應(yīng)預(yù)留吊裝運(yùn)輸通道。

（3）管片可采用內(nèi)弧面向上或單片側(cè)立的方式碼放，碼放高度應(yīng)經(jīng)計(jì)算確定。管片下方及管片堆放層間應(yīng)設(shè)置墊木。

（4）在管片吊裝、翻轉(zhuǎn)、運(yùn)輸過(guò)程中，應(yīng)防止管片碰撞或損傷。

3 應(yīng)用案例

蘭州市水源地建設(shè)工程以劉家峽水庫(kù)作為引水水源向蘭州市供水。TBM2輸水隧洞主洞采用雙護(hù)盾TBM施工，安裝平行四邊形混凝土預(yù)制管片（5+1）襯砌。管片厚度0.3m，環(huán)寬1.5m，單片管片重約3.5t，管片成型后洞徑為4.6m,管片安裝共計(jì)8838余環(huán)，管片與圍巖之間的空隙，用豆礫石（5mm～10mm）充填并進(jìn)行回填灌漿[8]。

本標(biāo)段管片生產(chǎn)車間總長(zhǎng)114m，寬18m，車間至水養(yǎng)池，使用80m長(zhǎng)的軌道連接，管片脫模后經(jīng)軌道運(yùn)輸至水養(yǎng)池。水養(yǎng)池為保證冬季生產(chǎn)，全密封并采取保溫措施。

3.1 管片預(yù)制廠布置

管片制作區(qū)主要由管片生產(chǎn)車間、材料堆場(chǎng)、管片蒸養(yǎng)窯、水養(yǎng)護(hù)池、混凝土攪拌站、管片堆場(chǎng)區(qū)、管片試驗(yàn)區(qū)組成。

管片生產(chǎn)車間主要由管片澆搗區(qū)、鋼筋區(qū)組成。

管片澆搗區(qū)：占地面積18×114=2052m2，由混凝土澆搗區(qū)、管片翻身整修區(qū)組成。可布置鋼模12套。每只鋼模四周留有1.5m的通道。車間內(nèi)設(shè)有管片專用吊具3臺(tái)，管片翻轉(zhuǎn)架2臺(tái)。室內(nèi)蒸養(yǎng)、混凝土澆筑設(shè)施齊全。

鋼筋加工區(qū)：1710m2，由鋼筋原材料堆場(chǎng)、半成品加工區(qū)、鋼筋籠焊接區(qū)及鋼筋籠堆場(chǎng)組成。鋼筋籠焊接區(qū)有3套鋼筋焊接胎具以及與之配套的二保焊焊機(jī)6臺(tái)。半成品加工區(qū)設(shè)有彎弧機(jī)2臺(tái)，彎曲機(jī)2臺(tái)，調(diào)直切斷機(jī)1臺(tái)、切斷機(jī)2臺(tái)。

材料堆場(chǎng)，管片生產(chǎn)用各種原材料堆場(chǎng)及儲(chǔ)存情況下表3.1

表3.1 原材料堆場(chǎng)及儲(chǔ)存情況表

管片水養(yǎng)池3個(gè) ，可一次容納約150環(huán)的管片。

現(xiàn)場(chǎng)攪拌站為一臺(tái)120m3/h模塊式混凝土攪拌站，混凝土由輸送帶運(yùn)輸至車間。攪拌站計(jì)量系統(tǒng)全部由電腦自動(dòng)控制，可充分保證混凝土拌合計(jì)量準(zhǔn)確度，并確?；炷涟韬腺|(zhì)量。

管片堆放區(qū)占地面積7000m2，按5層堆放可存放3000環(huán)管片。在施工高峰因管片無(wú)處存放，在管片廠附近租賃約10000m2場(chǎng)地用于管片存放，該場(chǎng)地可存放約4000環(huán)管片。

管片試驗(yàn)區(qū)有三環(huán)拼裝檢驗(yàn)平臺(tái)、抗彎試驗(yàn)臺(tái)、檢漏試驗(yàn)臺(tái)各一套。

3.2 流水生產(chǎn)線

采用4+1生產(chǎn)線，即1條生產(chǎn)線，4條蒸養(yǎng)線窯（含靜養(yǎng)區(qū)），滿足12套模具在流水線上同時(shí)生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)。共設(shè)脫模、模具清理、涂脫模劑、鋼筋籠入模、預(yù)埋件安裝、檢查、澆注振動(dòng)、初次抹面、模具清理、自然養(yǎng)護(hù)、二次抹面、蒸汽養(yǎng)護(hù)等工位[9]。

3.2.1 脫模工位

出模坑道端第1個(gè)工位為管片脫模工位，是指模具通過(guò)出模平移小車平移到流水作業(yè)線，被牽引裝置輸送至脫模工位后，作業(yè)人員按照規(guī)定順序?qū)⒛＞邆?cè)模、端模固定螺栓拆開，用專用吊具將管片從模具中吊起，擺放到管片臨時(shí)修補(bǔ)區(qū)，完成管片脫模作業(yè)。

3.2.2 模具清理工位

模具清理是指作業(yè)人員用抹子、刮刀、刷子、壓縮空氣等專用工具將模具內(nèi)側(cè)各個(gè)表面及各個(gè)接縫處的殘留混凝土塊、混凝土漿等進(jìn)行徹底清理的作業(yè)過(guò)程。

3.2.3 涂脫模劑工位

涂脫模劑工位上，作業(yè)人員首先檢查確認(rèn)模具已經(jīng)完全清理干凈，再使用專用工具對(duì)模具內(nèi)表面及蓋板內(nèi)表面進(jìn)行噴灑，脫模劑的噴涂量必須滿足規(guī)定要求。

3.2.4 鋼筋籠入模工位

模具進(jìn)入本工位后，由專用吊具將堆放于蒸養(yǎng)窯頂部的成品鋼筋籠吊裝到模具中。

3.2.5 預(yù)埋件安裝工位

本工位作業(yè)內(nèi)容是安放各種預(yù)埋件。將兩邊的模具蓋板合上，蓋板的緊固螺栓必須擰到規(guī)定的扭力，然后按設(shè)計(jì)要求，裝配好管片內(nèi)的各種預(yù)埋件。

3.2.6 檢查工位

質(zhì)檢人員在本工位對(duì)上述工位作業(yè)質(zhì)量進(jìn)行檢查確認(rèn)，確保預(yù)埋件埋設(shè)精度滿足設(shè)計(jì)要求，合上模具上蓋板也可在此工位進(jìn)行。

3.2.7 澆注振動(dòng)工位

該工位有以下作業(yè)內(nèi)容：在生產(chǎn)線上，設(shè)計(jì)有脫軌式隔振平臺(tái)，通過(guò)脫軌式隔振平臺(tái)，將模具與軌道分離，作業(yè)人員開始啟動(dòng)振動(dòng)的相關(guān)工作。

振動(dòng)室進(jìn)出門關(guān)閉→混凝土下料，振動(dòng)并達(dá)到規(guī)定要求→振動(dòng)室進(jìn)出門打開→作業(yè)人員完成以上工作→按下工作完成按鈕→控制系統(tǒng)接收到完成信號(hào)。

3.2.8 初次抹面

模具進(jìn)入本工位，由作業(yè)人員對(duì)管片表面進(jìn)行初次抹面。

3.2.9 清理模具

此工位作業(yè)內(nèi)容主要是對(duì)模具的蓋板等進(jìn)行清潔整潔工作，以便模具外觀清潔，增加模具使用壽命。

3.2.10 自然養(yǎng)護(hù)

靜養(yǎng)區(qū)位于蒸養(yǎng)窯進(jìn)模門的前端，自然養(yǎng)護(hù)是通過(guò)靜養(yǎng)區(qū)來(lái)實(shí)現(xiàn)，其作用是讓混凝土在常溫下先進(jìn)行初凝，以達(dá)到管片生產(chǎn)的技術(shù)要求。在冬天進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況增設(shè)保溫棚。

3.2.11 第二次抹面

作業(yè)人員對(duì)管片的外弧面進(jìn)行人工修補(bǔ)，對(duì)混凝土表面進(jìn)行最終的處理，以便消除外弧面上的氣孔等缺陷，增加管片的抗?jié)B性能，同時(shí)也提高管片的外觀質(zhì)量。

3.2.12 蒸汽養(yǎng)護(hù)

完成以上工作的管片，將被送入蒸養(yǎng)窯進(jìn)行蒸汽養(yǎng)護(hù)。管片蒸養(yǎng)窯和出模平移坑道重復(fù)以上作業(yè)流程，進(jìn)入管片第二次以上的循環(huán)生產(chǎn)。

流水線運(yùn)行為自動(dòng)和手動(dòng)兩種模式，日常生產(chǎn)過(guò)程中生產(chǎn)線按自動(dòng)模式運(yùn)行。工作節(jié)拍為6.39min。設(shè)立了管片靜養(yǎng)區(qū)，管片在混凝土澆注后靜養(yǎng)時(shí)間可達(dá)2.66h。蒸汽養(yǎng)護(hù)共計(jì)4.26h。模具在作業(yè)線作業(yè)區(qū)上向前行進(jìn)時(shí)為獨(dú)立行走，每個(gè)模具之間有1.3m-1.5m左右的距離，不直接接觸。生產(chǎn)線混凝土采用附著式振搗器振動(dòng)。

4 結(jié)束語(yǔ)

采用本布置方案歷時(shí)16個(gè)月完成了8838環(huán)管片的生產(chǎn)任務(wù)，其中最高日生產(chǎn)管片32環(huán)。經(jīng)實(shí)踐，該管片預(yù)制廠布置合理，與雙護(hù)盾TBM掘進(jìn)施工匹配較好，得到了監(jiān)理、業(yè)主的一致肯定，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。管片預(yù)制廠的合理布置對(duì)高效掘進(jìn)施工有著至關(guān)重要的作用[10]，通過(guò)對(duì)管片預(yù)制廠布置原則及要求的總結(jié)，期望能對(duì)類似工程提供一定的借鑒。