管片预制厂的设计和施工管理

龙 左

（中交四航局第一工程有限公司，广东 广州 510310）

现代建筑因受到施工场地及工期的限制，正朝着预制装配式工程的方向发展。预制装配式工程是一种采用模块化设计、工厂化制造、现场车间式装配，机械化施工程度很高的新型施工方式。工厂化预制优越在于于既不受天气影响，也不受现场施工条件的限制。只要现场施工条件具备，即可将预制好的组合件运至现场进行安装。这既缩短施工周期，加快施工进度，又减少高空作业和高空作业辅助设施的架设，保证施工质量和安全。

管片的供应与现场盾构机施工进度密切相关，以广州地质条件为例，平均每天每台盾构机约掘进30m（约16环），按每个项目两台盾构机，则每个项目每天需管片约32环。为提高管片生产效率、保证管片的良好质量，预制厂的设计和管理是关键。

1 预制厂的选址

预制厂作为生产和销售预制构件的工厂，必须有足够面积预制、储存且交通便利的场所。以东江口预制厂为例：占地面积12万m2，其中盾构管片预制区占地面积4.3万m2，同时周边有粤港物流等堆存场地，满足一定的预制件堆存需求。周边毗邻东莞、深圳、广州，同时预制厂拥有2000t出运码头，坐落于珠江河畔，毗邻广深高速、广深沿江高速、新沙港进港道路，水陆交通便利，辐射圈包含广州、东莞、深圳、港澳地区，同时有便利的交通及丰厚的人力资源。

2 功能区域的布局

各功能区域应按工艺流程合理安排布局，各功能区域间不应交叉，避免作业时各区域相互干扰，但各功能区域距离不宜相距太远，避免工序间半成品的转运耗费时间。然而，受场地的限制，各功能区域不一定能按生产流程一字排开，这样就需要根据现场实际情况设计该工序的功能区域与下一工序的功能区域并列。厂区人流、货流组织具体表现为原材料、成品和半成品的运输及人流进出厂路线的组织。

以东江口预制厂为例，经改造后，各区域功能划分明显，互不干扰。然而，钢筋加工区与流水线生产车间距离较远，钢筋笼转运距离长，理论上钢筋加工区应该紧挨流水生产车间，在其右方或者下方，但因场地限制右方靠江距离不够，下方有2000t出运码头不可占用，而且钢筋加工区为旧厂房，改造使用成本低；如流水生产车间紧挨钢筋厂房建设则无法在流水车间旁建混凝土搅拌站，出于各方考虑该设计最为合理。

3 各功能区域的设计

3.1 钢筋加工区

（1）厂房设计。钢筋加工车间采用钢结构厂房，采用混合采光，屋顶和侧窗同事用透明采光板自然采光；两面采用百叶窗或抽风机进行通风降温，同时屋顶设气楼进行散热；高度在满足最高的物体起吊高度（留有一定富余度）和通风要求的条件下尽量降低，以节约资金，各功能区的高度应根据起吊机具的高度、起吊物品的高度、起吊高度和一定的富余度来确定。东江口预制厂钢筋厂房人行道与作业区分离降低了工伤事故率，各功能区域由原材料到半成品到集中堆放到焊接区到检测区到钢筋笼成品堆存区。各区域功能按工艺流程一线排开各加工区域不应相互干扰，功能明确，这样不仅方便使用，而且可以大大提高劳动生产率，减少工人的劳动强度，降低工伤事故的发生率。

（2）加工设备选用。钢筋加工选用智能化钢筋加工设备，机器操作简单易懂，一人可控制1～2台设备，极大地提高了钢筋加工效率，同时降低钢筋的损耗率；起重设备选用桥式起重机，根据现场实际的工作频率选择相应工作等级及工作速度的桥吊，桥吊宜采用滑触线通电；焊接设备选择CO2气保焊，CO2气保焊电弧热量集中，熔化效率高、熔透厚度大、焊接速度快且不需要清渣，线能量较低、易冷却、受热面积少，且焊丝和CO2价格低廉，但CO2气保焊抗风能力较差，因此，在焊接区侧并未设门，以防穿堂风对焊接质量造成影响。

（3）电路设计。总线引入厂房后设5个回路：焊接用电回路、钢筋加工设备回路、起重机用电回路、照明及通风用电回路、监控及办公设备用电回路。线路从钢厂房上横梁走桥架，合理分配在用电设备附近的钢立柱处，在钢立柱上设置三级配电箱（钢立柱要进行接地）。

3.2 管片生产车间

（1）厂房设计。原则与钢筋厂房设计相同，但是因生产车间无焊接作业，且带有蒸汽养护室温度较高，应该前后设门、左右设窗加强自然通风和照明效果；流水线区域设置排水措施，蒸养室水蒸气冷凝成水后到排水沟。东江口预制厂管片车间与钢筋加工区厂房的设计理念相同，除了遵循工艺流程（钢筋笼入模→预埋件安装→模具紧固→浇筑混凝土→收面及清理→管片预蒸养→管片蒸养→管片出模→清理模具→刷脱模剂→钢筋笼入模）外，还充分利用了蒸养室二层作为钢筋笼的存放区，且尽可能地靠近混凝土生产区和管片水养区，减少混凝土和管片的运输距离。

（2）设备选型。生产采用智能化“5+1”（5条蒸养线加1条浇筑线）流水线，流水线采用自动化控制，劳动条件好，温度控制方便，管片成型质量易保证；根据蒸养室的大小选用合适的锅炉锅炉采用冷凝式天然气蒸汽锅炉，冷凝式蒸汽锅炉通过回收燃烧后排放的热烟气再利用效率高达105%，而天然气燃料环保燃烧不产生污染物，有条件的厂区可直接购买蒸汽；混凝土搅拌站采用立轴行星式主机，立轴行星式主机的搅拌运动轨迹复杂且密集，是搅拌臂的公转轨迹与输出搅拌的自转轨迹所叠加。此过程属于增速模式，搅拌快速、省力，轨迹曲线属于层层递进、越来越密集的结构，因此匀质性高（混合均匀度高）、搅拌效率高，这样搅拌的混凝土均匀、密实、搅拌时间短、质量好。其他起重设备选型原则与钢筋厂房一致。

（3）电路设计。引入厂房后设四个回路分别为流水线用电回路、起重机用电回路、照明用电回路、监控用电回路；管片生产车间大部分面积被流水线占用，除起重机用滑触线外，其他用电应套管埋地分至控制箱。

3.3 水养区和储存区的设计

（1）区域设计。水养区水养池应靠近管片生产车间，且尽可能埋地，高出地面约1m最佳，可最大程度地减少出、入池的吊装时间，水养池的管片容量与按照生产车间的管片生产量相对应，以防水养池容量小，无法满足生产要求；储存区应按管片型号、生产时间储存，要留有足够的位置翻转和装车出运。东江口预制厂水养池采用双层叠放，可满足高峰期生产8d的管片水养（一般管片水养期为7d），水养池用两台门吊进行出、入池作业；储存区分区间、型号四层叠放，道路布置平直、合理，在两边设置喷淋系统对管片进行喷淋养护。

（2）设备选型。起重机选用要核实吊物的起吊高度，水养池的起重高度为水养池高度（含护栏）与管片高度、吊具吊索高度及一定的富余量（30～50cm）之和，存储区龙门吊起重高度为叠放最高处与管片高度、吊具吊索高度及一定的富余量（30～50cm）之和；水过滤循环系统，采用双层水养后为了便于上下层出、入池和对水的酸碱、温度的控制，必须进行水池排降水、酸碱平衡和温度的控制。因此，采用水过滤循环系统满足双层水养池管片入池、出池的排降水要求，提高水池利用率，提高管片水养工序工作效率，且可手机APP远程操作；喷淋养护系统，管片出池后需进行28d的喷淋养护，可在存储区中间设置喷淋管定时对管片尽心养护，可手机APP远程操作；各类转运设备，生产车间可采用轨道电瓶车转运管片，需要跨生产线存储的可用平板牵引车和叉车进行转运、叉车进行装车。

（3）水电设计。养区和存储区均为户外作业，且往来机动车辆较多，采用地下埋管通水、电，门吊主电缆可采用扁平电缆或架空户外滑触线。

4 预制厂施工管理

预制厂作为工厂化生产、批量化销售的制作工厂在订单稳定的情况下，优秀的管理才能创造最大的利益。

4.1 加工厂房区管理

无论是钢筋加工区还是生产车间，都是人工和材料加工的集中地，对人工与材料的成本控制就是管理的重点。

（1）采用自动化设备可大幅度降低人工成本，采用智能化设备提高设备的加工精度降低材料的浪费。

（2）优化方案。尽量选择长度与方案相近的钢筋可减少钢筋余料的浪费；优化混凝土配合比降低混凝土原料的成本。

（3）人才培养。生产过程中有不少工序是需要通过经验来把控的，如浇筑混凝土的方量控制，可通过激励措施培养一批一专多能，且对日新月异的新设备有较强接受和上手能力的人才。

（4）文化宣传。加强厂内节能减排、专业技术学习的宣传、生产技能的培训，加强工人的文化培养形成相同的价值观（如节水、节电、节料、工完料清等），使工人能站在管理者的角度思考问题，减少管理上的压力。

4.2 安全质量管理

依托信息化管理平台，通过RFID射频技术、二维码技术，实现统筹调配企业资源、生产全过程监控、预警预报等目标，提高生产效率、产品质量，保证生产安全、降低生产成本。

（1）信息化质量管理。通过信息化的手段实现质量管理全过程监督，原材料质量信息、生产过程隐检信息、预制构件缺陷检查信息、预制构件性能检验信息、扫描二维码即可检索及追踪管理，质量责任落实到人，达到管生产就要管质量的要求。

（2）常态化安全管理。通过班前教育、安全防护、应急管理、安全标识、安全教育展示馆等方面进行安全意识建设，提高作业人员安全意识，减少安全风险。

5 结论

装配式工程的兴起，给预制厂带来了新的生命，预制构件已经是流水线上的产品了。对于一个流水生产线来说，工艺流程的顺畅就是整个流水作业的生命。新的思想和设计不停地融入这个行业中：合理的结构布局，功能区根据产量按比例划分，合理确定功能区的尺寸，布置相应的起重和运输设备，避免重复功能建设投资成本；信息化的管理，简便、直接且成本较低，节约管理成本。如今预制厂通过厂区的设计划分，智能化的设备加工，现代化的信息管理变成了一个高新、高产的建筑工厂。