TBM 掘進(jìn)機(jī)預(yù)制混凝土管片廠簡(jiǎn)述

關(guān)鍵詞:雙護(hù)盾TBM;預(yù)制混凝土管片;管片預(yù)制廠  

　　隨著隧道掘進(jìn)技術(shù)的發(fā)展, 隧洞掘進(jìn)機(jī)(Tunnel Borning Machine ,簡(jiǎn)稱(chēng)TBM) 以其掘進(jìn)速度快(為常規(guī)開(kāi)挖的5～10 倍) 、一次成洞、能提供安全作業(yè)環(huán)境并能保證隧洞的整體安全等特點(diǎn),逐步被許多隧洞工程采用。目前掘進(jìn)機(jī)施工中多采用雙護(hù)盾TBM ,雙護(hù)盾TBM 尾盾與預(yù)制管片襯砌緊密相連,只有采用了管片襯砌技術(shù)才能發(fā)揮雙護(hù)盾TBM 在不穩(wěn)定圍巖條件下的優(yōu)勢(shì)。由于預(yù)制混凝土管片體型較大、形式多樣、使用時(shí)需求量較大等特點(diǎn),一般的預(yù)制混凝土生產(chǎn)廠很難滿足生產(chǎn)要求,必須在工地現(xiàn)場(chǎng)建設(shè)預(yù)制混凝土管片生產(chǎn)廠,因此預(yù)制混凝土管片廠的建設(shè)在雙護(hù)盾TBM 隧洞施工中是不可或缺的項(xiàng)目。管片預(yù)制廠的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理與否直接影響管片的生產(chǎn)速度,現(xiàn)就管片預(yù)制廠的設(shè)計(jì)要點(diǎn)作一簡(jiǎn)述。

1 　管片預(yù)制廠的設(shè)計(jì)

預(yù)制混凝土管片生產(chǎn)廠從功能上可分四塊:鋼筋加工區(qū)、管片生產(chǎn)區(qū)、管片靜養(yǎng)區(qū)、生產(chǎn)附屬配套設(shè)施。

1．1 　各功能區(qū)尺寸的確定

　　功能區(qū)的尺寸合理與否直接影響其生產(chǎn)和運(yùn)行,以某TBM 工地預(yù)制廠設(shè)計(jì)為例,對(duì)各功能區(qū)尺寸設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)述。該預(yù)制廠生產(chǎn)的預(yù)制管片寬1．6m ,水平投影長(zhǎng)度4．83m ,管片內(nèi)徑3m ,厚度0．28m。

(1) 鋼筋生產(chǎn)區(qū)

　　鋼筋生產(chǎn)區(qū)又可劃分為原料堆放區(qū)、半成品加工區(qū)、半成品堆放區(qū)、成品加工區(qū)、成品堆放區(qū)等。原料堆放區(qū)布設(shè)在半成品加工區(qū)內(nèi),應(yīng)考慮至少有半天的存量,按每天制作120 片鋼筋籠計(jì)算,每片鋼筋籠約需200kg 鋼筋, 每天需鋼筋24t 。盤(pán)圓鋼與螺紋鋼比例約1∶1 ,考慮場(chǎng)內(nèi)存量約為6t ,兩種鋼筋各3t ,根據(jù)圖紙鋼筋材料表,螺紋鋼用10m 長(zhǎng)的定尺鋼筋最經(jīng)濟(jì),螺紋鋼存放區(qū)為寬1．5m、長(zhǎng)10m ,盤(pán)圓鋼筋存放區(qū)至少為2m ×4m ,在鋼筋存放區(qū)四周可設(shè)置鋼筋下料機(jī)械。

　　半成品加工區(qū)需布置2 臺(tái)調(diào)直切斷機(jī)、2 臺(tái)彎箍機(jī)、2 臺(tái)彎弧機(jī)、1 臺(tái)鋼筋切斷機(jī)、1 個(gè)彎弧機(jī)喂料平臺(tái)、2 個(gè)彎弧機(jī)接料平臺(tái)。根據(jù)場(chǎng)地情況,該區(qū)域至少需長(zhǎng)30m、寬20m ,并可將原料存放區(qū)、半成品區(qū)、穿插其中。

　　鋼筋籠綁扎區(qū),按每天至少要加工120 片鋼筋籠,每天按兩大班、每班每個(gè)綁扎臺(tái)生產(chǎn)2 片考慮,需要30 個(gè)鋼筋籠綁扎臺(tái),每個(gè)綁扎臺(tái)寬1．65m、長(zhǎng)4．9m ,綁扎臺(tái)間距至少0．9m ,綁扎臺(tái)前須保留2m 的通道,以方便備料,在通道的另一側(cè)還需保留1．2m 左右,作為電焊機(jī)或其它設(shè)備存放區(qū),該區(qū)域至少需長(zhǎng)75．6m、寬8．1m ,設(shè)在生產(chǎn)線一側(cè)。

(2) 管片生產(chǎn)區(qū)

　　按每天生產(chǎn)120 片管片計(jì)算,每個(gè)管片從開(kāi)始生產(chǎn)到完成蒸養(yǎng)約須6～7h ,生產(chǎn)線24h 循環(huán)作業(yè),共需管片模具40 個(gè)。根據(jù)管片生產(chǎn)工藝要求,生產(chǎn)線每一列12 個(gè)模位(3 環(huán)管片) ,共設(shè)4 列,共48 個(gè)模位,由于模具比較昂貴,過(guò)多的投入會(huì)造成不必要的浪費(fèi),所以部分模位用空車(chē)代替。其中3 列在蒸養(yǎng)室內(nèi)運(yùn)行,一列在蒸養(yǎng)室外和預(yù)蒸養(yǎng)室內(nèi)運(yùn)行,每個(gè)模具長(zhǎng)6m、寬1．9m ,列間距0．3m ,與墻間距0．5m ,則蒸養(yǎng)室應(yīng)為長(zhǎng)72．46m、寬8．75m ,預(yù)蒸養(yǎng)室寬度3．35m。為了有效的保溫,蒸養(yǎng)區(qū)建在廠房?jī)?nèi),與廠房外墻間距0．9m ,蒸養(yǎng)區(qū)寬度為12．1m ,蒸養(yǎng)區(qū)前后還設(shè)有進(jìn)出口坑,每面長(zhǎng)度為8．6m ,共長(zhǎng)17．2m ,管片生產(chǎn)區(qū)尺寸為89．66m ×13．7m。管片生產(chǎn)區(qū)與鋼筋籠加工區(qū)并列布置,中間留一過(guò)車(chē)通道,通道寬度3．6m。

(3) 管片靜養(yǎng)區(qū)

　　按設(shè)計(jì)要求,管片出窯后需在室內(nèi)靜養(yǎng)2d ,則靜養(yǎng)區(qū)至少要有2d 最大產(chǎn)量的存放空間和運(yùn)輸機(jī)械的交通道路,按最大產(chǎn)量每天120 片計(jì)算,2d 需存放240 片,管片可堆放4 層,按3 排考慮,需排20 行。考慮有部分管片出模后需要修復(fù)和考慮一定的裕度,至少按30 行考慮,管片間操作空間至少需0．6m , 3 排管片排距分別為0．6m、1m(如果需要管片車(chē)出入,至少要設(shè)置一個(gè)3m 寬的通道) ,管片與墻間距為0．6m ,則根據(jù)管片的投影尺寸管片靜養(yǎng)區(qū)的凈長(zhǎng)度至少應(yīng)為30 ×(1．6 + 0．6) = 66m ,考慮預(yù)留3m 的裝車(chē)位和3m 的管片翻轉(zhuǎn)平臺(tái)機(jī)位,靜養(yǎng)區(qū)長(zhǎng)度至少應(yīng)為72m , 凈寬度為4．89 ×3 + 0．6 ×3 + 1 =17．47m ,具體布置詳見(jiàn)平面布置圖(圖1) 。

(4) 附屬設(shè)施

　　附屬設(shè)施布置時(shí),盡量利用廠房已有墻體,或與廠房聯(lián)合形成封門(mén)空間。其布置詳見(jiàn)圖1 。各部分的尺寸應(yīng)根據(jù)配套設(shè)施的規(guī)格尺寸進(jìn)行合理設(shè)置,這里就不進(jìn)行詳細(xì)介紹了。各功能區(qū)的尺寸應(yīng)根據(jù)預(yù)制廠的生產(chǎn)規(guī)模、管片尺寸的大小,通過(guò)嚴(yán)格的計(jì)算來(lái)確定,并留有一定的裕度,不可照搬現(xiàn)成的設(shè)計(jì),否則會(huì)給生產(chǎn)帶來(lái)許多不必要的麻煩。

(5) 各功能區(qū)的高度確定

　　功能區(qū)的高度在滿足空間和通風(fēng)的要求后應(yīng)盡量降低,以節(jié)約資金。各功能區(qū)的高度應(yīng)根據(jù)起吊機(jī)具的高度、起吊物品的高度、起吊高度和一定的富裕度來(lái)確定,功能區(qū)的高度設(shè)計(jì)與工業(yè)廠房高度設(shè)計(jì)基本相同,這里就不細(xì)述。

1．2 　功能區(qū)的平面布置

　　各功能區(qū)的平面布置一般要按生產(chǎn)流程一字安排,這樣有利于流水線作業(yè),各功能區(qū)之間沒(méi)有交叉施工,避免了功能區(qū)間的相互干擾,本例中的預(yù)制廠功能區(qū)布置詳見(jiàn)圖1 。

　　這樣的布置在生產(chǎn)流程上較為合理,附屬設(shè)施依附于主功能區(qū),使其與主功能區(qū)方便銜接。在實(shí)際施工中,如果生產(chǎn)車(chē)間距市區(qū)或工業(yè)區(qū)較近時(shí),許多功能區(qū)可以利用外部加工,如砼生產(chǎn)系統(tǒng)可用商品砼代替,鋼筋加工可由專(zhuān)業(yè)加工廠代替,墊塊可用塑料墊塊代替等等,這樣預(yù)制廠的功能區(qū)將會(huì)簡(jiǎn)化到最少。

2 　預(yù)制管片生產(chǎn)工藝

　　預(yù)制管片的生產(chǎn)是一個(gè)高度自動(dòng)化的流水線作業(yè),每一道工序環(huán)環(huán)相扣、緊密相連,要求參與生產(chǎn)的每一名員工的崗位要固定,要有熟練的操作水平和高度的責(zé)任感。參與管片生產(chǎn)的各部門(mén)各崗位人員要嚴(yán)格按照管片生產(chǎn)工藝規(guī)程進(jìn)行操作。

2．1 　管片生產(chǎn)步驟:

　　管片生產(chǎn)主要有11 個(gè)生產(chǎn)步驟: (1) 鋼筋籠制作加工、(2) 開(kāi)模、(3) 吊運(yùn)管片、(4) 清理模具、噴涂脫模劑、(5) 吊裝鋼筋籠入模、(6) 合模、(7)混凝土入模振搗、(8) 模口面清理壓平、(9) 蒸養(yǎng)室蒸養(yǎng)、(10) 室內(nèi)靜養(yǎng)、缺陷處理及止水條安裝、(11) 室外存放。其中生產(chǎn)線施工( (1) ～ (9) ) 是整個(gè)生產(chǎn)工藝關(guān)鍵控制點(diǎn)。生產(chǎn)工藝流程詳見(jiàn)圖2 。

2．2 　管片生產(chǎn)各步驟操作要領(lǐng)

(1) 鋼筋籠制作加工

　　鋼筋籠加工制作前,要組織有關(guān)人員進(jìn)行審圖,確定每種鋼筋的實(shí)際下料長(zhǎng)度,根據(jù)實(shí)際下料長(zhǎng)度進(jìn)行鋼筋制作。對(duì)制作好的鋼筋按不同型號(hào)掛牌、并分類(lèi)堆放。鋼筋安裝在自制的鋼筋籠模具上按施工圖紙的要求布料并用22 # 綁絲綁扎牢固,保證鋼筋籠的制作偏差在合同和規(guī)范允許的偏差范圍內(nèi),鋼筋彎曲機(jī)( GW6 - 40) ,切斷機(jī)( GQ40) 、調(diào)直機(jī)( GTJX4) 等操作人員要嚴(yán)格執(zhí)行合同文件和規(guī)范要求,要逐一對(duì)鋼筋籠的材料及成品進(jìn)行認(rèn)真檢查,嚴(yán)禁不合格品入模。

(2) 開(kāi)模

　　模具頂蓋和兩側(cè)螺絲松動(dòng)要從上向下逐個(gè)松動(dòng),松動(dòng)時(shí)兩側(cè)的人要同時(shí)用力,開(kāi)啟時(shí)也要同時(shí)打開(kāi),以避免使模具出現(xiàn)扭曲。止水嵌條拆卸要先頂油缸,再慢慢松開(kāi)螺絲。

(3) 吊運(yùn)管片

　　在確認(rèn)模具各孔槽亦完全松開(kāi)后,就開(kāi)始準(zhǔn)備起吊管片。吊運(yùn)管片步驟是:先用真空吸盤(pán)將管片吸附,壓力調(diào)節(jié)到規(guī)定值后起吊管片,然后再將管片吊運(yùn)至翻轉(zhuǎn)平臺(tái),將管片進(jìn)行180°翻轉(zhuǎn)。真空吸盤(pán)吸附管片前,管片面要清理干凈,避免真空吸盤(pán)貼住管片后再調(diào)整位置,在確定真空吸盤(pán)各壓力指標(biāo)達(dá)到可以起吊管片的規(guī)定值時(shí),可將管片慢慢吊起,運(yùn)到翻轉(zhuǎn)平臺(tái),放置平穩(wěn)后真空吸盤(pán)即可松開(kāi)。若管片背面氣泡較大或有質(zhì)量缺陷使真空吸盤(pán)無(wú)法吸附管片時(shí),要用規(guī)定的修補(bǔ)材料及時(shí)將缺陷處修補(bǔ)再重新吊運(yùn)管片。若真空吸盤(pán)壓力值達(dá)不到規(guī)定起吊壓力或其他性能指標(biāo)出現(xiàn)異常,要及時(shí)找出原因加以解決。

(4) 模具清理

　　模具打開(kāi)后下一道工序要清理模具,噴涂脫模劑。脫模劑用噴槍噴涂均勻,脫膜劑涂完要將邊角處富余的脫膜劑清除,模具未清理或未涂脫模劑嚴(yán)禁鋼筋籠入模。模具清理工作直接影響模具的使用壽命。模具內(nèi)部涂脫膜劑要選用油性脫膜劑,以免使模具生銹。安裝孔、定位鎖等預(yù)埋孔必須涂油,止水嵌條要打蠟保護(hù)。

(5) 鋼筋籠吊裝

　　鋼筋籠起吊時(shí)吊鉤要準(zhǔn)確地放在規(guī)定起吊點(diǎn)上,注意避免鋼筋籠來(lái)回遙擺、碰撞。在吊鋼筋籠之前就要按照規(guī)定位置安裝混凝土墊塊,墊塊用22 # 綁絲與主筋邦扎牢固。鋼筋籠放置好后及時(shí)調(diào)整鋼筋籠及混凝土保護(hù)層墊塊,立即安裝管片安裝孔、定位銷(xiāo)套管、道釘?shù)阮A(yù)埋件。

　　在安裝過(guò)程中質(zhì)檢人員要對(duì)模具的清理、鋼筋籠放置位置、保護(hù)層厚度、預(yù)埋件安裝情況等進(jìn)行逐一檢查,合格后才能進(jìn)行下道工序。

(6) 合模

　　保護(hù)層墊塊、預(yù)埋件等合格后可將模具合攏。模具的兩側(cè)片合攏時(shí),兩側(cè)的油缸要慢慢推進(jìn)將其合攏,待兩側(cè)片一接觸住模具,油缸要立即停止推進(jìn),以免損壞模具。緊螺絲時(shí)與開(kāi)模時(shí)相反,先從頂面逐個(gè)向兩側(cè)進(jìn)行,模具兩側(cè)操作手要同時(shí)對(duì)稱(chēng)操作。螺栓、定位鎖里的螺栓等應(yīng)由操作手?jǐn)D緊。

　　合頂蓋后緊螺絲亦與開(kāi)模相反,從下向上逐個(gè)進(jìn)行,緊螺絲時(shí)兩側(cè)必須使用相同的力度。

(7) 砼入倉(cāng)

　　砼入倉(cāng)前下料斗里要儲(chǔ)存2m3 的熟料,且儲(chǔ)存時(shí)間不能超過(guò)30min 。下料斗的開(kāi)度要與倉(cāng)內(nèi)混凝土流動(dòng)速度一致。在確認(rèn)砼料進(jìn)入模具后方可開(kāi)始振搗,嚴(yán)禁空振。在砼料未注滿模具之前,振搗器只能開(kāi)兩個(gè)(除非砼料過(guò)干,塌落度過(guò)小) ?；炷帘砻孢_(dá)到下列情況,才能停止振搗:砼表面平整,有浮漿析出; 砼表面停止下沉;氣泡基本停止排出。在混凝土澆注過(guò)程中還要密切注意鋼筋籠是否變形、預(yù)埋件是否偏移、脫落、變形等。若倉(cāng)面出現(xiàn)異常(如料過(guò)干,入倉(cāng)困難等) ,試驗(yàn)人員按規(guī)定程序進(jìn)行調(diào)整。嚴(yán)格控制振搗時(shí)間,不得隨意延長(zhǎng)或縮短振搗時(shí)間。

(8) 料口平整清理

　　在進(jìn)預(yù)養(yǎng)室養(yǎng)護(hù)之前,要對(duì)模具口倉(cāng)面砼進(jìn)行平整清理,將多余的料清除。應(yīng)注意倉(cāng)口外面模具的清理,清理模具的水不可流入砼倉(cāng)面上。在出預(yù)養(yǎng)室進(jìn)入主蒸養(yǎng)室之前,要再次對(duì)頂面砼平整、壓面,以減輕吊管片的工作量。

(9) 蒸汽養(yǎng)護(hù)

　　按照預(yù)定程序進(jìn)入蒸養(yǎng)室進(jìn)行養(yǎng)護(hù),即:先進(jìn)行預(yù)養(yǎng), 預(yù)養(yǎng)溫度35 ℃～ 40 ℃, 預(yù)養(yǎng)時(shí)間90min ;再進(jìn)行主養(yǎng),主養(yǎng)溫度60 ℃～65 ℃,主養(yǎng)時(shí)間3h ;降溫區(qū)養(yǎng)護(hù)1h ,養(yǎng)護(hù)溫度35 ℃～40 ℃,出養(yǎng)護(hù)室后到開(kāi)模位置開(kāi)模。這是管片生產(chǎn)最關(guān)鍵的一環(huán)節(jié),應(yīng)嚴(yán)格控制蒸養(yǎng)的溫度,到達(dá)預(yù)定時(shí)間及時(shí)出養(yǎng)護(hù)室。

(10) 室內(nèi)靜養(yǎng)及室外存放

　　管片在翻轉(zhuǎn)平臺(tái)翻轉(zhuǎn)完畢后,搬運(yùn)至室內(nèi)堆放場(chǎng),用方木支墊。起吊時(shí)嚴(yán)格按照起重吊裝設(shè)備的操作規(guī)程進(jìn)行操作,控制管片吊運(yùn)高度和速度,翻轉(zhuǎn)吊運(yùn)至規(guī)定的管片堆放場(chǎng)堆放,四片堆放一疊,安裝止水條。在廠內(nèi)堆放2d 后管片出廠,此期間不再進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù),冬季室內(nèi)溫度較低時(shí),設(shè)塑料篷布遮蓋。

(11) 室外存放

　　管片在外運(yùn)時(shí)也要注意避免管片的磕碰,管片在室外堆放場(chǎng)也要四片堆放一疊,堆放整齊。管片預(yù)制廠的形式多種多樣,不論是采用養(yǎng)護(hù)窯形式,還是采用移動(dòng)蒸汽罩形式,其功能區(qū)的大小與其日產(chǎn)量密切相關(guān),只有根據(jù)產(chǎn)量,合理確定功能區(qū)的尺寸,布置相應(yīng)的起重和運(yùn)輸設(shè)備,才能滿足管片廠的生產(chǎn)要求,避免資源重復(fù)投入。