探究管片生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀及自動化創(chuàng)新發(fā)展

洪家望

摘要： 管片生產(chǎn)企業(yè)承擔著整個盾構(gòu)隧道建設(shè)工程質(zhì)量保證和進度要求，然而國內(nèi)管片生產(chǎn)企業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀并不理想。本文從管片生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)現(xiàn)狀及存在的問題出發(fā)，透徹地分析關(guān)于未來管片生產(chǎn)的技術(shù)、管理等多方面的規(guī)劃，為實現(xiàn)管片生產(chǎn)自動化流水線式的操作提供建設(shè)性的意見，推進管片生產(chǎn)企業(yè)全面發(fā)展。

Abstract： Segment producers bear the quality assurance and schedule requirements of entire shield tunnel construction project， however， the development status of domestic segment production enterprise is not ideal. From the technology status quo and problems of segment production enterprise， this paper analyzes the future segment production technology， management and other aspects of planning， provides constructive suggestions for achieving the operation of the pipeline segment production automation， promotes the all-arounddevelopment of segment production enterprise.

關(guān)鍵詞： 管片生產(chǎn)；地鐵施工；自動化

Key words： segment production；subway construction；automation

中圖分類號：U455.43 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）03-0053-02

0 引言

目前國內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展正向科技化、自動化的方向挺進，企業(yè)對于自身的生產(chǎn)方式、操作過程、質(zhì)量管理進行全方位的改進，力爭使自身努力適應(yīng)生產(chǎn)技術(shù)變革的潮流。在革新企業(yè)自身落后的生產(chǎn)理念的同時，也為長遠全局發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。特別是針對當前城市建設(shè)工程中關(guān)于地鐵施工、盾構(gòu)機挖掘隧道所使用的管片類型、質(zhì)量、生產(chǎn)技術(shù)提出了更高的要求。管片生產(chǎn)技術(shù)的先進與否直接導致管片質(zhì)量的高低，進而影響到整個建設(shè)工程建設(shè)的速度、使用效率、后期維修等全過程，可謂“牽一發(fā)而動全身”，因此提高管片生產(chǎn)技術(shù)成為當下管片生產(chǎn)廠商亟待解決的頭等問題。當前國內(nèi)生產(chǎn)管片的類型主要以鋼管片、鋼筋混凝土管片、球黑鑄鐵管片等，承擔相應(yīng)生產(chǎn)任務(wù)的企業(yè)單位并沒有統(tǒng)一的生產(chǎn)技術(shù)標準，而面對需求量極大的建設(shè)工程，管片生產(chǎn)技術(shù)關(guān)系到建設(shè)工程運行的方方面面。而企業(yè)在掌握管片生產(chǎn)技術(shù)方面存在一定的局限，應(yīng)用掌握程度不夠成熟，影響到整個施工安全。

1 管片生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀

當前國內(nèi)的地鐵建設(shè)規(guī)劃由北京、上海、深圳等地區(qū)不斷向中部城市蔓延，建設(shè)的規(guī)模不斷拓寬，建設(shè)的速度不斷加快，施工方法由單一片面的明挖法向影響程度小、施工效率高的盾構(gòu)法、礦山法等多種方法并存的建設(shè)局面發(fā)展。而在隧道結(jié)構(gòu)施工中使用盾構(gòu)法，必須應(yīng)用到管片生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展前景十分開闊，現(xiàn)狀并不樂觀，存在明顯的問題。

1.1 專業(yè)管片生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量少，生產(chǎn)規(guī)模不一

當前主要承擔管片生產(chǎn)的企業(yè)主要集中在地鐵施工工程承建地區(qū)，以北京、上海、廣州為最主要的生產(chǎn)區(qū)域。而管片實質(zhì)重量大，對于運輸距離有明顯的要求，這就讓其他建設(shè)水利工程隧道、公路越江隧道、地鐵隧道、輸氣管道的城市在原材料供應(yīng)問題方面承受了極大的運輸壓力。而且這些企業(yè)所生產(chǎn)的管片主要承擔著地鐵隧道工程，管片生產(chǎn)應(yīng)用于其他建設(shè)方向的企業(yè)幾乎為零，這就進一步局限了管片生產(chǎn)技術(shù)的革新范圍和進程。在有限的企業(yè)中管片生產(chǎn)的規(guī)模不盡相同，以北京建工為例，在2004年承建的規(guī)格為6000×1200×300（外徑×寬×厚）管片生產(chǎn)數(shù)量為2000環(huán)，2005年為3000環(huán)，2006年為5000環(huán)，至2007年則明顯呈現(xiàn)下降的趨勢，主要根據(jù)當?shù)氐牡罔F施工進度的不同，而影響到企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模。

1.2 落后的生產(chǎn)工藝

當前國內(nèi)管片生產(chǎn)企業(yè)主要以固定模具法、固定振動臺法、流水傳輸西安法為主，每一種生產(chǎn)工藝方式的設(shè)備組成、成型方法、特點不盡相同。如采用固定模具法生產(chǎn)工藝，以橋吊或運輸車運送混凝土，固定模具的位置，然后對其進行澆鑄，以手動插入式或附著式振動器成型，固定后用養(yǎng)護罩進行養(yǎng)護。國內(nèi)近80%的企業(yè)單位都采用采用這種生產(chǎn)工藝，但是這種工藝相對于流水傳輸線法來說則比較落后，而且整個生產(chǎn)過程技術(shù)應(yīng)用能力較差，管片生產(chǎn)質(zhì)量相對于來說并不高。因而想提高生產(chǎn)企業(yè)的整體水平，則需要努力的程度則較大。

1.3 生產(chǎn)管片的結(jié)構(gòu)形式單一

國內(nèi)管片生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展起點低、時間晚，掌握的生產(chǎn)技術(shù)則比較單一，特別表現(xiàn)在生產(chǎn)管片結(jié)構(gòu)形式上。國內(nèi)企業(yè)大多以生產(chǎn)直線段和曲線段管片為主，而很少采用生產(chǎn)成本低、使用范圍廣的通用管片。通用管片是在直線段或曲線段都可使用的管片環(huán)形式，深圳地鐵一期工程第七標段即盾構(gòu)區(qū)隧道中首次嘗試采用通用管片，使得整個隧道建設(shè)工程的施工顯得異常方便。之后再南水北調(diào)穿黃線段也采用了通用管片?？梢哉f通用管片是未來管片生產(chǎn)最主要的結(jié)構(gòu)形式。而針對國內(nèi)企業(yè)將主要精力財力投注在直線段和曲線段管片上的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，需作出極大調(diào)整和改善。因為傳統(tǒng)的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)將在設(shè)計、生產(chǎn)、施工各個環(huán)節(jié)帶來不便，也無法為自身創(chuàng)造巨大的財富價值和社會效益。

1.4 管片生產(chǎn)質(zhì)量受到眾多因素的綜合制約

隧道建設(shè)中的混凝土與鋼筋等對于管片的使用情況都將造成極大的影響。企業(yè)生產(chǎn)管片的尺寸、料制、結(jié)構(gòu)形式對于混凝土的要求特別高，國內(nèi)企業(yè)對于管片混凝土的設(shè)計強度等級大多維持在C50MPa，相應(yīng)的設(shè)計脫模強度為20MPa，但是實際脫模強度范圍為13MPa～50MPa之間，國內(nèi)大多數(shù)企業(yè)結(jié)合自身的生產(chǎn)實際狀況，將脫模強度控制在不對混凝土造成任何損傷的較小范圍內(nèi)，這能保證管片混凝土的質(zhì)量。一般來說，管片生產(chǎn)要求混凝土具有高強度、高滲透性的特征，對于混凝土中富含的總堿量和氯離子含量要求特別高，否則將影響到管片應(yīng)用時間、使用標準。而隧道建設(shè)中鋼筋的型號規(guī)格、焊接質(zhì)量、保護層厚度等都會影響到管片的使用和承載力度?，F(xiàn)代管片生產(chǎn)企業(yè)采用熱軋帶肋鋼筋，焊接方式主要以二氧化碳保護焊，根據(jù)不同的斷面及規(guī)定，鋼筋的焊接頭數(shù)量也不盡相同，特別是對于主筋搭接的要求程度特別高。只有將偏差控制在國標報批稿規(guī)定范圍內(nèi)，才能確定管片質(zhì)量。

1.5 管片生產(chǎn)成品的設(shè)計、檢測試驗存在偏差

國內(nèi)管片生產(chǎn)企業(yè)對于自身的產(chǎn)品質(zhì)量應(yīng)當控制在國標報批稿規(guī)定的范圍內(nèi)，包括對于成品尺寸的寬度、厚度、弧弦長。一般而言，管片寬度控制在±1.0mm，厚度維持在+3～-1mm，管片成品才能符合標準規(guī)定。在檢驗成品力學性能時，應(yīng)當對成品的滲水厚度、所承受的恒壓、檢驗頻次進行有效的控制，以確保管片成品的性能。

管片是應(yīng)用在盾構(gòu)法隧道建設(shè)中的永久襯砌結(jié)構(gòu)，在盾構(gòu)隧道設(shè)計、施工、竣工效果中都起到?jīng)Q定性作用。一般來說目前使用最多的盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)形式為單層鋼筋混凝土管片。隧道工程建設(shè)周期和使用壽命與管片生產(chǎn)的關(guān)系密切，管片生產(chǎn)企業(yè)要想達到國標批報稿規(guī)定的要求，則需要針對自身的生產(chǎn)方式和生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀進行全面的總結(jié)，借鑒國內(nèi)外同行之間有效的生產(chǎn)經(jīng)驗，不斷地追求更高的生產(chǎn)目標和經(jīng)濟效益，向高效高科技的管片生產(chǎn)方向不斷邁進。當下國內(nèi)的管片生產(chǎn)企業(yè)可以結(jié)合自身發(fā)展特點進行革新，以期達到創(chuàng)新發(fā)展的高度。

首先，自覺地淘汰落后的生產(chǎn)技術(shù)，采用自動化流水線式的生產(chǎn)方式。在管片生產(chǎn)過程中，整個建設(shè)隊伍中的人員、設(shè)備和材料都是處于動態(tài)變化，而以往落后的生產(chǎn)方式主要是將模具固定，人力物力全都必須配合固定的模具位置，這樣在無形中加大了工程建設(shè)的難度，降低了整體運行的效率，特別是起吊設(shè)備需要不停地在施工地點和模具固定位置重復往返，不僅浪費了大量的時間精力，而且加大器材的耗損程度，極度不利于隧道建設(shè)工程的實施效率。因而這種落后的傳統(tǒng)的生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)當被淘汰，選擇采用便捷的流水作業(yè)方式。自動化流水線式生產(chǎn)方式按照不同的工序要求，在固定的位置配置相應(yīng)的人員和材料，每個工作環(huán)節(jié)由負責相應(yīng)任務(wù)的人員操作完成。這樣既能在相同時間內(nèi)合理地調(diào)配人員設(shè)備，提升整體的工作效率，同樣可以降低管片生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的資源損耗，確保成品質(zhì)量。一般而言，自動化流水線式的生產(chǎn)操作能最大限度的實現(xiàn)生產(chǎn)循環(huán)。相比較傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，只需要二分之一的模具，三分之二的操作員工，但卻能生產(chǎn)出近四倍的管片數(shù)量，因而完成低消耗高產(chǎn)出的生產(chǎn)目標。

隨著近年來各大城市的隧道建設(shè)工程的開展，特別是涉及到盾構(gòu)隧道建設(shè)的項目，對于管片的需求量呈現(xiàn)增長趨勢，而向就近地區(qū)的管片生產(chǎn)企業(yè)建立相互合作的關(guān)系，是保證建設(shè)工程完整實施的最佳考慮。管片生產(chǎn)企業(yè)內(nèi)部應(yīng)當根據(jù)日益增長的需求量和嚴格的質(zhì)量要求，對生產(chǎn)效率低、成品應(yīng)用效果差的技術(shù)進行主動地變革，采用先進的流水線式操作方式。但是需要注意的是企業(yè)自身對于流水線式操作生產(chǎn)方式的具體應(yīng)用，一是要注意操作員工自身的技能要求，對于未能熟練掌握操作控制方式和技巧的員工，應(yīng)當加強對其培訓管理的力度。二是注意到對設(shè)備的精確控制。一般而言采用流水線式操作生產(chǎn)方式，需要認真研究模具使用的精度，嚴格控制設(shè)備的自動化生產(chǎn)過程。只有綜合企業(yè)自身的生產(chǎn)情況，融合自動化流水線式的生產(chǎn)技術(shù)，才能全面推進管片生產(chǎn)企業(yè)的整體發(fā)展。

其次，根據(jù)隧道工程要求，自覺地調(diào)整管片生產(chǎn)結(jié)構(gòu)形式。雖然當前多數(shù)企業(yè)生產(chǎn)管片的結(jié)構(gòu)形式還停留在直線段管片和曲線段管片形式上，但是隨著隧道建設(shè)工程的具體實施，綜合考慮到施工地點的地質(zhì)構(gòu)造情況，管片生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)當擯除落后的管片形式，采用適合直線段和曲線段、防水效果好的通用管片。通用管片的生產(chǎn)趨勢既是適應(yīng)當前建設(shè)的經(jīng)濟化環(huán)保化要求，同時也是提升企業(yè)自身生產(chǎn)效益最佳做法。管片生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)當有效地調(diào)動自身的生產(chǎn)資源，降低在模具生產(chǎn)投入上的成本，便利整個管片生產(chǎn)過程。

再次，控制管片生產(chǎn)操作的中的偏差，努力迎合標準化的生產(chǎn)發(fā)展。管片質(zhì)量和結(jié)構(gòu)形式影響到整個建設(shè)工程的進度和質(zhì)量，因而管片生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)當自覺地降低自身生產(chǎn)中的偏差，提升生產(chǎn)效率。為迎合標準的生產(chǎn)要求，管片生產(chǎn)企業(yè)內(nèi)部應(yīng)當建立專門的檢測小組，及時生產(chǎn)及時檢測，未完成標準化的生產(chǎn)操作。而且針對在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的技術(shù)操作失誤，管片質(zhì)量無法達標的情況，企業(yè)內(nèi)部應(yīng)當自覺地進行重新生產(chǎn)，力爭不對周邊的環(huán)境造成任何影響，也不耽誤自身工程的進度。

最后，完善管片生產(chǎn)的各項具體標準政策的制定，大力地貫徹技術(shù)革新的科學理念。針對當前各項大型建設(shè)工程中可能存在的生產(chǎn)技術(shù)問題，以及質(zhì)量標準，相關(guān)部門應(yīng)當制定科學有效的生產(chǎn)標準，對管片生產(chǎn)的技術(shù)、制作、規(guī)格、材質(zhì)進行明確的要求，調(diào)整當前管片生產(chǎn)方面存在的失衡現(xiàn)象。企業(yè)內(nèi)部應(yīng)當在自覺革新生產(chǎn)技術(shù)的同時，努力建立起可持續(xù)發(fā)展的發(fā)展理念，以高新科技作為生產(chǎn)方式貫徹執(zhí)行的動力支撐，自覺地對企業(yè)生產(chǎn)員工進行專業(yè)的技術(shù)培訓，灌輸安全生產(chǎn)、環(huán)保生產(chǎn)、標準生產(chǎn)的先進意識，剝離以往落后的生產(chǎn)意識。為加快管片生產(chǎn)的自動化流水線式操作提供高素質(zhì)工作人員，鋪設(shè)更加廣闊的道路。

2 結(jié)束語

如今城市建設(shè)的節(jié)奏越來越快，但是工程質(zhì)量和生產(chǎn)技術(shù)依然是擺在建設(shè)工程面前的兩項硬性評價標準。為完善盾構(gòu)隧道建設(shè)工程的全面發(fā)展，管片生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)當主動對內(nèi)部生產(chǎn)技術(shù)進行推陳出新，打造企業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的堅實基礎(chǔ)，努力創(chuàng)建科學生產(chǎn)的技術(shù)平臺，實現(xiàn)跨越型創(chuàng)新型的發(fā)展。

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