大西客運專線混凝土預制構件工廠化生產技術

黃友浩

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

小型混凝土構件可分為活性粉末混凝土材料(“RPC”)的蓋板和無機復合型(“水泥基”)材料的遮板、橋梁欄桿、電纜槽、路基防護柵欄等。過去，除“RPC”材料的構件有一些工廠化生產經驗外，其他小型混凝土預制構件大多采用在一塊空場地上進行“作坊”式生產，其生產的形式和作業(yè)標準遠達不到工廠化生產、機械化作業(yè)、專業(yè)化施工、信息化管理的標準化要求。按照大西鐵路客運專線公司的決策，大西全線全部構件采取工廠化生產。由十二局一公司組建的臨汾構件預制場按照高速鐵路標準化管理要求，積極探索，建設了預制件廠房，設計應用了一套新穎、完整的預制構件工廠化生產線，取得了好的生產效率和經濟效益。

1 構件廠整體規(guī)劃

根據承擔的生產任務和工期要求，構件廠設計滿足生產蓋板3 000塊/d、遮板800塊/d及預制相應數量的其他構件要求。

廠內利用既有2間鋼結構廠房做生產車間因地制宜規(guī)劃布置，每間廠房面積78 m×18 m，一間作為遮板生產車間，布置遮板生產線;一間作蓋板生產車間，布置RPC蓋板生產線，兼做其他預制件的生產車間;每間廠房端頭設1套專業(yè)拌和站。另設鋼筋加工車間、模具清洗整備車間和蒸養(yǎng)房。2條主要生產線由混凝土運輸、布料、振動成型、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 生產線的組成與設計

2.1 生產線布置

遮板生產線設置1條混凝土供應線，2條布料線，3個振動臺。遮板生產線平面布置見圖1。混凝土生產選用JS1000拌和站，混凝土運輸線由支撐結構、走行系統、接料斗、控制系統組成;布料機由支撐結構、走行系統、分料斗、螺旋分料機、控制系統組成;振搗成型系統由底座、支撐彈簧、頂升氣囊、振動電機、支撐托架等組成。養(yǎng)護區(qū)由養(yǎng)護房間、活動棚頂、蒸汽管道、散熱片、溫控系統組成。模具組裝回送區(qū)由輸送軌道、輸送小車及托盤等組成。每個功能區(qū)都采用機械作業(yè)，電氣控制，工廠化程度高。

“RPC”蓋板生產線設置1條混凝土供應線，1條傳送帶，傳送帶兩側布置8個振動臺。

2.2 自主設計的遮板生產線設備

2.2.1 混凝土接料車

由支撐結構、走行系統、接料斗、控制系統組成。支撐系統采用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12 kg/m的走行鋼軌。走行系統由2臺0.5 kW驅動電機和φ150 mm的4個輪子組成。接料倉上口:長×寬=1 600 mm×1 100 mm，下口:長 ×寬 =1 600 mm×600 mm，高1 000 mm，接料倉容量1.2 m3。電氣控制接料車的走行、卸料?；炷两恿宪囈妶D2。

圖1 遮板生產線平面布置(單位:mm)

圖2 混凝土接料車示意

2.2.2 布料機

由支撐結構、走行系統、分料斗、螺旋分料機、控制系統組成。支撐框架用［14型鋼對焊而成，支撐結構長2 500 mm，寬2 300 mm，高2 500 mm。布料機的走行由2個0.5 kW電機驅動鐵輪在鋼軌上移動。分料斗采用6 mm鋼板焊接而成，四周用［14型鋼焊接加肋，長2 500 mm，寬800 mm。順長度方向平均布置4個分料口，每個分料口采用1臺3 kW的螺旋分料機勻速供料。布料機的走行、螺旋機的布料采用遠程電氣控制或設備上的控制鍵控制。

2.2.3 可調式傾斜振動臺

此設備的設計制作和生產廠家共同研制。可調節(jié)式傾斜振動臺由底座、支撐彈簧、頂升氣囊、振動電機、支撐托架等組成。底座四邊采用［100型鋼對焊而成，底座四角上安裝支撐螺旋彈簧4個，每個支撐彈簧可承受0.3 MPa壓力。傾斜邊安裝頂升氣囊2個，頂升最大高度150 mm，可承受0.6 MPa壓力，氣囊頂升時支撐托架繞一側的2個彈簧柱連成軸線旋轉。振動采用1 kW偏心式振動電機實現，振動幅度和頻率通過變頻器自由調節(jié)。布料車及振動臺見圖3。

3 施工工藝

3.1 總體施工方案

圖3 布料車及振動臺

模具和鋼筋骨架在組裝區(qū)域組裝完成后，用運模小車運送至澆筑區(qū)，模具通過桁吊吊裝至振動臺位。混凝土的輸送通過軌道接料車縱向運行至拌和站出料口接料，再運行至橫向布料車交匯的上方放料，接料后布料車運行到各個振動臺位布料，預制構件在振動平臺附著式振動器作用下振動成型。成型的構件采用桁吊提吊到養(yǎng)護房養(yǎng)護，達到拆模強度后提出養(yǎng)護房脫模，脫模后的預制件裝于運輸車上運輸到存儲區(qū)碼放存儲。

3.2 工藝流程

遮板構件預制工藝流程見圖4。

3.3 施工方法

3.3.1 鋼筋制作、焊接

進場的鋼筋原材料經檢驗合格后，存儲于原材料存放區(qū)。采用數控自動彎箍機加工，在數控顯示器上設置鋼筋彎曲的角度、長度數據，數控彎曲機自動調直、彎曲、剪切成型。成型的半成品鋼筋存放時分類堆碼，掛好標識牌。

3.3.2 模具組裝

遮板模具均采用ABS工程塑料模，模具質量輕，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無水漬。

模具組裝時，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，每個托盤安裝4個模具，安裝完后送模小車運送至混凝土澆筑區(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、振動成型3個步驟。

圖4 遮板構件預制工藝流程

(1)混凝土接料

混凝土接料車由電動機驅動，在架空的軌道上縱向走行至攪拌機出料口接料，接料后再運行至橫向布料車交匯處的正上方放料，啟動接料車上的氣動閥門，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應的振動臺上布料，開啟布料車的氣動閥門，啟動布料車上的4個螺旋分料機，混凝土均勻分布到每個振動臺上的4個模具內，分料器可單獨布料也可同時布料，各步驟的操作均采用電氣控制。

(3)混凝土振動成型

遮板模具四周全部封閉，氣泡排除較困難，振動臺設計時采用可調節(jié)式傾斜振動臺，通過氣囊調節(jié)模具的傾斜、水平度，實行斜振、平振自由調節(jié);通過變頻實現高頻、低頻振動交替進行。

振動臺上放置1個活動托盤，由4個錐形銷釘限位，每個托盤內可同時放置4個遮板模具，完成一次性4塊同時澆筑?；炷吝M入模具后，調節(jié)頂升氣囊先斜向振動約2 min、再水平振動約2 min，每次振動分強弱2個等級進行。

3.3.4 混凝土養(yǎng)生

完成澆筑的構件通過桁吊連同托盤一起吊裝至拖架上，每個拖架同時放置2個托盤，再由2號桁吊將拖架放入蒸養(yǎng)房內。每間蒸養(yǎng)房可存放托架4列、高度4層，共128塊。

單個蒸養(yǎng)房放滿靜停4 h后，進行保濕干熱養(yǎng)護，“水泥基“產品養(yǎng)護溫度為40℃ ±5℃，”RPC”產品養(yǎng)護溫度為80℃ ±5℃，恒溫養(yǎng)護時間一般為15～16 h。養(yǎng)護過程分為升溫、恒溫、降溫3個階段，升、降溫速度均不大于15℃/h。養(yǎng)護各階段的溫度、時間控制通過1套全自動溫控系統對所有蒸養(yǎng)房進行溫度調控，電腦控制溫度誤差不大于1℃，每0.5 h自動錄入溫度記錄，生成溫度記錄表和溫度曲線可隨機調用、備查。

進入存儲區(qū)后的構件還需灑水自然養(yǎng)護7 d，冬季施工期間不得進行灑水養(yǎng)護。

3.3.5 混凝土拆模

結束養(yǎng)生，由桁吊將拖架從蒸養(yǎng)房吊至拆模區(qū)進行拆模。遮板拆模時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脫模，切忌用硬物對模具進行敲打。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

脫模后的構件通過平板車運至存儲區(qū)，按不同類別產品存放要求用叉車運至存放區(qū)存放，并分類標識。

4 構件工廠化生產特點

(1)閉合式的工廠化管理，徹底顛覆了傳統的生產模式。

(2)全部實現機械化，部分實現自動化，人工勞動強度較小，生產效率高。

(3)遮板生產采用傾斜振動臺，振動時間和振幅可調節(jié)，有效保證了混凝土振搗質量，產品的外觀質量好。

(4)養(yǎng)生采用自動溫控系統，可準確的控制養(yǎng)護溫度、時間。操作、控制、記錄全部自動化。

(5)模具運輸、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)自動彎曲機加工的半成品鋼筋精度高、速度快。

5 結語

大西鐵路客運專線首次推行高速鐵路的預制構件工廠化生產，各標段的工廠在規(guī)劃、生產設備研發(fā)等方面均有所創(chuàng)新，工廠化生產技術得以成功應用，以我廠為例，充分證明作業(yè)人員勞動強度低，勞動效率高，減少用工成本，提高生產產量，經濟效益顯著，為以后類似工程的施工生產提供了很好的參考。

［1］科技基［2008］102號 客運專線橋梁用無機復合型混凝土電纜槽蓋板和人行道步行板暫行技術條件［S］.

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