管片預(yù)制廠的設(shè)計和施工管理

龍 左

（中交四航局第一工程有限公司，廣東 廣州 510310）

現(xiàn)代建筑因受到施工場地及工期的限制，正朝著預(yù)制裝配式工程的方向發(fā)展。預(yù)制裝配式工程是一種采用模塊化設(shè)計、工廠化制造、現(xiàn)場車間式裝配，機械化施工程度很高的新型施工方式。工廠化預(yù)制優(yōu)越在于于既不受天氣影響，也不受現(xiàn)場施工條件的限制。只要現(xiàn)場施工條件具備，即可將預(yù)制好的組合件運至現(xiàn)場進行安裝。這既縮短施工周期，加快施工進度，又減少高空作業(yè)和高空作業(yè)輔助設(shè)施的架設(shè)，保證施工質(zhì)量和安全。

管片的供應(yīng)與現(xiàn)場盾構(gòu)機施工進度密切相關(guān)，以廣州地質(zhì)條件為例，平均每天每臺盾構(gòu)機約掘進30m（約16環(huán)），按每個項目兩臺盾構(gòu)機，則每個項目每天需管片約32環(huán)。為提高管片生產(chǎn)效率、保證管片的良好質(zhì)量，預(yù)制廠的設(shè)計和管理是關(guān)鍵。

1 預(yù)制廠的選址

預(yù)制廠作為生產(chǎn)和銷售預(yù)制構(gòu)件的工廠，必須有足夠面積預(yù)制、儲存且交通便利的場所。以東江口預(yù)制廠為例：占地面積12萬m2，其中盾構(gòu)管片預(yù)制區(qū)占地面積4.3萬m2，同時周邊有粵港物流等堆存場地，滿足一定的預(yù)制件堆存需求。周邊毗鄰東莞、深圳、廣州，同時預(yù)制廠擁有2000t出運碼頭，坐落于珠江河畔，毗鄰廣深高速、廣深沿江高速、新沙港進港道路，水陸交通便利，輻射圈包含廣州、東莞、深圳、港澳地區(qū)，同時有便利的交通及豐厚的人力資源。

2 功能區(qū)域的布局

各功能區(qū)域應(yīng)按工藝流程合理安排布局，各功能區(qū)域間不應(yīng)交叉，避免作業(yè)時各區(qū)域相互干擾，但各功能區(qū)域距離不宜相距太遠，避免工序間半成品的轉(zhuǎn)運耗費時間。然而，受場地的限制，各功能區(qū)域不一定能按生產(chǎn)流程一字排開，這樣就需要根據(jù)現(xiàn)場實際情況設(shè)計該工序的功能區(qū)域與下一工序的功能區(qū)域并列。廠區(qū)人流、貨流組織具體表現(xiàn)為原材料、成品和半成品的運輸及人流進出廠路線的組織。

以東江口預(yù)制廠為例，經(jīng)改造后，各區(qū)域功能劃分明顯，互不干擾。然而，鋼筋加工區(qū)與流水線生產(chǎn)車間距離較遠，鋼筋籠轉(zhuǎn)運距離長，理論上鋼筋加工區(qū)應(yīng)該緊挨流水生產(chǎn)車間，在其右方或者下方，但因場地限制右方靠江距離不夠，下方有2000t出運碼頭不可占用，而且鋼筋加工區(qū)為舊廠房，改造使用成本低；如流水生產(chǎn)車間緊挨鋼筋廠房建設(shè)則無法在流水車間旁建混凝土攪拌站，出于各方考慮該設(shè)計最為合理。

3 各功能區(qū)域的設(shè)計

3.1 鋼筋加工區(qū)

（1）廠房設(shè)計。鋼筋加工車間采用鋼結(jié)構(gòu)廠房，采用混合采光，屋頂和側(cè)窗同事用透明采光板自然采光；兩面采用百葉窗或抽風(fēng)機進行通風(fēng)降溫，同時屋頂設(shè)氣樓進行散熱；高度在滿足最高的物體起吊高度（留有一定富余度）和通風(fēng)要求的條件下盡量降低，以節(jié)約資金，各功能區(qū)的高度應(yīng)根據(jù)起吊機具的高度、起吊物品的高度、起吊高度和一定的富余度來確定。東江口預(yù)制廠鋼筋廠房人行道與作業(yè)區(qū)分離降低了工傷事故率，各功能區(qū)域由原材料到半成品到集中堆放到焊接區(qū)到檢測區(qū)到鋼筋籠成品堆存區(qū)。各區(qū)域功能按工藝流程一線排開各加工區(qū)域不應(yīng)相互干擾，功能明確，這樣不僅方便使用，而且可以大大提高勞動生產(chǎn)率，減少工人的勞動強度，降低工傷事故的發(fā)生率。

（2）加工設(shè)備選用。鋼筋加工選用智能化鋼筋加工設(shè)備，機器操作簡單易懂，一人可控制1～2臺設(shè)備，極大地提高了鋼筋加工效率，同時降低鋼筋的損耗率；起重設(shè)備選用橋式起重機，根據(jù)現(xiàn)場實際的工作頻率選擇相應(yīng)工作等級及工作速度的橋吊，橋吊宜采用滑觸線通電；焊接設(shè)備選擇CO2氣保焊，CO2氣保焊電弧熱量集中，熔化效率高、熔透厚度大、焊接速度快且不需要清渣，線能量較低、易冷卻、受熱面積少，且焊絲和CO2價格低廉，但CO2氣保焊抗風(fēng)能力較差，因此，在焊接區(qū)側(cè)并未設(shè)門，以防穿堂風(fēng)對焊接質(zhì)量造成影響。

（3）電路設(shè)計。總線引入廠房后設(shè)5個回路：焊接用電回路、鋼筋加工設(shè)備回路、起重機用電回路、照明及通風(fēng)用電回路、監(jiān)控及辦公設(shè)備用電回路。線路從鋼廠房上橫梁走橋架，合理分配在用電設(shè)備附近的鋼立柱處，在鋼立柱上設(shè)置三級配電箱（鋼立柱要進行接地）。

3.2 管片生產(chǎn)車間

（1）廠房設(shè)計。原則與鋼筋廠房設(shè)計相同，但是因生產(chǎn)車間無焊接作業(yè)，且?guī)в姓羝B(yǎng)護室溫度較高，應(yīng)該前后設(shè)門、左右設(shè)窗加強自然通風(fēng)和照明效果；流水線區(qū)域設(shè)置排水措施，蒸養(yǎng)室水蒸氣冷凝成水后到排水溝。東江口預(yù)制廠管片車間與鋼筋加工區(qū)廠房的設(shè)計理念相同，除了遵循工藝流程（鋼筋籠入?！A(yù)埋件安裝→模具緊固→澆筑混凝土→收面及清理→管片預(yù)蒸養(yǎng)→管片蒸養(yǎng)→管片出模→清理模具→刷脫模劑→鋼筋籠入模）外，還充分利用了蒸養(yǎng)室二層作為鋼筋籠的存放區(qū)，且盡可能地靠近混凝土生產(chǎn)區(qū)和管片水養(yǎng)區(qū)，減少混凝土和管片的運輸距離。

（2）設(shè)備選型。生產(chǎn)采用智能化“5+1”（5條蒸養(yǎng)線加1條澆筑線）流水線，流水線采用自動化控制，勞動條件好，溫度控制方便，管片成型質(zhì)量易保證；根據(jù)蒸養(yǎng)室的大小選用合適的鍋爐鍋爐采用冷凝式天然氣蒸汽鍋爐，冷凝式蒸汽鍋爐通過回收燃燒后排放的熱煙氣再利用效率高達105%，而天然氣燃料環(huán)保燃燒不產(chǎn)生污染物，有條件的廠區(qū)可直接購買蒸汽；混凝土攪拌站采用立軸行星式主機，立軸行星式主機的攪拌運動軌跡復(fù)雜且密集，是攪拌臂的公轉(zhuǎn)軌跡與輸出攪拌的自轉(zhuǎn)軌跡所疊加。此過程屬于增速模式，攪拌快速、省力，軌跡曲線屬于層層遞進、越來越密集的結(jié)構(gòu)，因此勻質(zhì)性高（混合均勻度高）、攪拌效率高，這樣攪拌的混凝土均勻、密實、攪拌時間短、質(zhì)量好。其他起重設(shè)備選型原則與鋼筋廠房一致。

（3）電路設(shè)計。引入廠房后設(shè)四個回路分別為流水線用電回路、起重機用電回路、照明用電回路、監(jiān)控用電回路；管片生產(chǎn)車間大部分面積被流水線占用，除起重機用滑觸線外，其他用電應(yīng)套管埋地分至控制箱。

3.3 水養(yǎng)區(qū)和儲存區(qū)的設(shè)計

（1）區(qū)域設(shè)計。水養(yǎng)區(qū)水養(yǎng)池應(yīng)靠近管片生產(chǎn)車間，且盡可能埋地，高出地面約1m最佳，可最大程度地減少出、入池的吊裝時間，水養(yǎng)池的管片容量與按照生產(chǎn)車間的管片生產(chǎn)量相對應(yīng)，以防水養(yǎng)池容量小，無法滿足生產(chǎn)要求；儲存區(qū)應(yīng)按管片型號、生產(chǎn)時間儲存，要留有足夠的位置翻轉(zhuǎn)和裝車出運。東江口預(yù)制廠水養(yǎng)池采用雙層疊放，可滿足高峰期生產(chǎn)8d的管片水養(yǎng)（一般管片水養(yǎng)期為7d），水養(yǎng)池用兩臺門吊進行出、入池作業(yè)；儲存區(qū)分區(qū)間、型號四層疊放，道路布置平直、合理，在兩邊設(shè)置噴淋系統(tǒng)對管片進行噴淋養(yǎng)護。

（2）設(shè)備選型。起重機選用要核實吊物的起吊高度，水養(yǎng)池的起重高度為水養(yǎng)池高度（含護欄）與管片高度、吊具吊索高度及一定的富余量（30～50cm）之和，存儲區(qū)龍門吊起重高度為疊放最高處與管片高度、吊具吊索高度及一定的富余量（30～50cm）之和；水過濾循環(huán)系統(tǒng)，采用雙層水養(yǎng)后為了便于上下層出、入池和對水的酸堿、溫度的控制，必須進行水池排降水、酸堿平衡和溫度的控制。因此，采用水過濾循環(huán)系統(tǒng)滿足雙層水養(yǎng)池管片入池、出池的排降水要求，提高水池利用率，提高管片水養(yǎng)工序工作效率，且可手機APP遠程操作；噴淋養(yǎng)護系統(tǒng)，管片出池后需進行28d的噴淋養(yǎng)護，可在存儲區(qū)中間設(shè)置噴淋管定時對管片盡心養(yǎng)護，可手機APP遠程操作；各類轉(zhuǎn)運設(shè)備，生產(chǎn)車間可采用軌道電瓶車轉(zhuǎn)運管片，需要跨生產(chǎn)線存儲的可用平板牽引車和叉車進行轉(zhuǎn)運、叉車進行裝車。

（3）水電設(shè)計。養(yǎng)區(qū)和存儲區(qū)均為戶外作業(yè)，且往來機動車輛較多，采用地下埋管通水、電，門吊主電纜可采用扁平電纜或架空戶外滑觸線。

4 預(yù)制廠施工管理

預(yù)制廠作為工廠化生產(chǎn)、批量化銷售的制作工廠在訂單穩(wěn)定的情況下，優(yōu)秀的管理才能創(chuàng)造最大的利益。

4.1 加工廠房區(qū)管理

無論是鋼筋加工區(qū)還是生產(chǎn)車間，都是人工和材料加工的集中地，對人工與材料的成本控制就是管理的重點。

（1）采用自動化設(shè)備可大幅度降低人工成本，采用智能化設(shè)備提高設(shè)備的加工精度降低材料的浪費。

（2）優(yōu)化方案。盡量選擇長度與方案相近的鋼筋可減少鋼筋余料的浪費；優(yōu)化混凝土配合比降低混凝土原料的成本。

（3）人才培養(yǎng)。生產(chǎn)過程中有不少工序是需要通過經(jīng)驗來把控的，如澆筑混凝土的方量控制，可通過激勵措施培養(yǎng)一批一專多能，且對日新月異的新設(shè)備有較強接受和上手能力的人才。

（4）文化宣傳。加強廠內(nèi)節(jié)能減排、專業(yè)技術(shù)學(xué)習(xí)的宣傳、生產(chǎn)技能的培訓(xùn)，加強工人的文化培養(yǎng)形成相同的價值觀（如節(jié)水、節(jié)電、節(jié)料、工完料清等），使工人能站在管理者的角度思考問題，減少管理上的壓力。

4.2 安全質(zhì)量管理

依托信息化管理平臺，通過RFID射頻技術(shù)、二維碼技術(shù)，實現(xiàn)統(tǒng)籌調(diào)配企業(yè)資源、生產(chǎn)全過程監(jiān)控、預(yù)警預(yù)報等目標，提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量，保證生產(chǎn)安全、降低生產(chǎn)成本。

（1）信息化質(zhì)量管理。通過信息化的手段實現(xiàn)質(zhì)量管理全過程監(jiān)督，原材料質(zhì)量信息、生產(chǎn)過程隱檢信息、預(yù)制構(gòu)件缺陷檢查信息、預(yù)制構(gòu)件性能檢驗信息、掃描二維碼即可檢索及追蹤管理，質(zhì)量責(zé)任落實到人，達到管生產(chǎn)就要管質(zhì)量的要求。

（2）常態(tài)化安全管理。通過班前教育、安全防護、應(yīng)急管理、安全標識、安全教育展示館等方面進行安全意識建設(shè)，提高作業(yè)人員安全意識，減少安全風(fēng)險。

5 結(jié)論

裝配式工程的興起，給預(yù)制廠帶來了新的生命，預(yù)制構(gòu)件已經(jīng)是流水線上的產(chǎn)品了。對于一個流水生產(chǎn)線來說，工藝流程的順暢就是整個流水作業(yè)的生命。新的思想和設(shè)計不停地融入這個行業(yè)中：合理的結(jié)構(gòu)布局，功能區(qū)根據(jù)產(chǎn)量按比例劃分，合理確定功能區(qū)的尺寸，布置相應(yīng)的起重和運輸設(shè)備，避免重復(fù)功能建設(shè)投資成本；信息化的管理，簡便、直接且成本較低，節(jié)約管理成本。如今預(yù)制廠通過廠區(qū)的設(shè)計劃分，智能化的設(shè)備加工，現(xiàn)代化的信息管理變成了一個高新、高產(chǎn)的建筑工廠。