探究管片生产技术现状及自动化创新发展

摘要： 管片生产企业承担着整个盾构隧道建设工程质量保证和进度要求，然而国内管片生产企业发展的现状并不理想。本文从管片生产企业的技术现状及存在的问题出发，透彻地分析关于未来管片生产的技术、管理等多方面的规划，为实现管片生产自动化流水线式的操作提供建设性的意见，推进管片生产企业全面发展。

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.

关键词： 管片生产；地铁施工；自动化

Key words： segment production；subway construction；automation

中图分类号：U455.43 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）03-0053-02

0 引言

目前国内工业生产发展正向科技化、自动化的方向挺进，企业对于自身的生产方式、操作过程、质量管理进行全方位的改进，力争使自身努力适应生产技术变革的潮流。在革新企业自身落后的生产理念的同时，也为长远全局发展奠定坚实的基础。特别是针对当前城市建设工程中关于地铁施工、盾构机挖掘隧道所使用的管片类型、质量、生产技术提出了更高的要求。管片生产技术的先进与否直接导致管片质量的高低，进而影响到整个建设工程建设的速度、使用效率、后期维修等全过程，可谓“牵一发而动全身”，因此提高管片生产技术成为当下管片生产厂商亟待解决的头等问题。当前国内生产管片的类型主要以钢管片、钢筋混凝土管片、球黑铸铁管片等，承担相应生产任务的企业单位并没有统一的生产技术标准，而面对需求量极大的建设工程，管片生产技术关系到建设工程运行的方方面面。而企业在掌握管片生产技术方面存在一定的局限，应用掌握程度不够成熟，影响到整个施工安全。

1 管片生产技术现状

当前国内的地铁建设规划由北京、上海、深圳等地区不断向中部城市蔓延，建设的规模不断拓宽，建设的速度不断加快，施工方法由单一片面的明挖法向影响程度小、施工效率高的盾构法、矿山法等多种方法并存的建设局面发展。而在隧道结构施工中使用盾构法，必须应用到管片生产技术发展前景十分开阔，现状并不乐观，存在明显的问题。

1.1 专业管片生产企业数量少，生产规模不一

当前主要承担管片生产的企业主要集中在地铁施工工程承建地区，以北京、上海、广州为最主要的生产区域。而管片实质重量大，对于运输距离有明显的要求，这就让其他建设水利工程隧道、公路越江隧道、地铁隧道、输气管道的城市在原材料供应问题方面承受了极大的运输压力。而且这些企业所生产的管片主要承担着地铁隧道工程，管片生产应用于其他建设方向的企业几乎为零，这就进一步局限了管片生产技术的革新范围和进程。在有限的企业中管片生产的规模不尽相同，以北京建工为例，在2004年承建的规格为6000×1200×300（外径×宽×厚）管片生产数量为2000环，2005年为3000环，2006年为5000环，至2007年则明显呈现下降的趋势，主要根据当地的地铁施工进度的不同，而影响到企业的生产规模。

1.2 落后的生产工艺

当前国内管片生产企业主要以固定模具法、固定振动台法、流水传输西安法为主，每一种生产工艺方式的设备组成、成型方法、特点不尽相同。如采用固定模具法生产工艺，以桥吊或运输车运送混凝土，固定模具的位置，然后对其进行浇铸，以手动插入式或附着式振动器成型，固定后用养护罩进行养护。国内近80%的企业单位都采用采用这种生产工艺，但是这种工艺相对于流水传输线法来说则比较落后，而且整个生产过程技术应用能力较差，管片生产质量相对于来说并不高。因而想提高生产企业的整体水平，则需要努力的程度则较大。

1.3 生产管片的结构形式单一

国内管片生产企业的发展起点低、时间晚，掌握的生产技术则比较单一，特别表现在生产管片结构形式上。国内企业大多以生产直线段和曲线段管片为主，而很少采用生产成本低、使用范围广的通用管片。通用管片是在直线段或曲线段都可使用的管片环形式，深圳地铁一期工程第七标段即盾构区隧道中首次尝试采用通用管片，使得整个隧道建设工程的施工显得异常方便。之后再南水北调穿黄线段也采用了通用管片。可以说通用管片是未来管片生产最主要的结构形式。而针对国内企业将主要精力财力在直线段和曲线段管片上的生产结构，需作出极大调整和改善。因为传统的生产结构将在设计、生产、施工各个环节带来不便，也无法为自身创造巨大的财富价值和社会效益。

1.4 管片生产质量受到众多因素的综合制约

隧道建设中的混凝土与钢筋等对于管片的使用情况都将造成极大的影响。企业生产管片的尺寸、料制、结构形式对于混凝土的要求特别高，国内企业对于管片混凝土的设计强度等级大多维持在C50MPa，相应的设计脱模强度为20MPa，但是实际脱模强度范围为13MPa～50MPa之间，国内大多数企业结合自身的生产实际状况，将脱模强度控制在不对混凝土造成任何损伤的较小范围内，这能保证管片混凝土的质量。一般来说，管片生产要求混凝土具有高强度、高渗透性的特征，对于混凝土中富含的总碱量和氯离子含量要求特别高，否则将影响到管片应用时间、使用标准。而隧道建设中钢筋的型号规格、焊接质量、保护层厚度等都会影响到管片的使用和承载力度。现代管片生产企业采用热轧带肋钢筋，焊接方式主要以二氧化碳保护焊，根据不同的断面及规定，钢筋的焊接头数量也不尽相同，特别是对于主筋搭接的要求程度特别高。只有将偏差控制在国标报批稿规定范围内，才能确定管片质量。

1.5 管片生产成品的设计、检测试验存在偏差

国内管片生产企业对于自身的产品质量应当控制在国标报批稿规定的范围内，包括对于成品尺寸的宽度、厚度、弧弦长。一般而言，管片宽度控制在±1.0mm，厚度维持在+3～-1mm，管片成品才能符合标准规定。在检验成品力学性能时，应当对成品的渗水厚度、所承受的恒压、检验频次进行有效的控制，以确保管片成品的性能。

管片是应用在盾构法隧道建设中的永久衬砌结构，在盾构隧道设计、施工、竣工效果中都起到决定性作用。一般来说目前使用最多的盾构隧道衬砌结构形式为单层钢筋混凝土管片。隧道工程建设周期和使用寿命与管片生产的关系密切，管片生产企业要想达到国标批报稿规定的要求，则需要针对自身的生产方式和生产技术现状进行全面的总结，借鉴国内外同行之间有效的生产经验，不断地追求更高的生产目标和经济效益，向高效高科技的管片生产方向不断迈进。当下国内的管片生产企业可以结合自身发展特点进行革新，以期达到创新发展的高度。

首先，自觉地淘汰落后的生产技术，采用自动化流水线式的生产方式。在管片生产过程中，整个建设队伍中的人员、设备和材料都是处于动态变化，而以往落后的生产方式主要是将模具固定，人力物力全都必须配合固定的模具位置，这样在无形中加大了工程建设的难度，降低了整体运行的效率，特别是起吊设备需要不停地在施工地点和模具固定位置重复往返，不仅浪费了大量的时间精力，而且加大器材的耗损程度，极度不利于隧道建设工程的实施效率。因而这种落后的传统的生产技术应当被淘汰，选择采用便捷的流水作业方式。自动化流水线式生产方式按照不同的工序要求，在固定的位置配置相应的人员和材料，每个工作环节由负责相应任务的人员操作完成。这样既能在相同时间内合理地调配人员设备，提升整体的工作效率，同样可以降低管片生产过程中出现的资源损耗，确保成品质量。一般而言，自动化流水线式的生产操作能最大限度的实现生产循环。相比较传统的生产方式，只需要二分之一的模具，三分之二的操作员工，但却能生产出近四倍的管片数量，因而完成低消耗高产出的生产目标。

随着近年来各大城市的隧道建设工程的开展，特别是涉及到盾构隧道建设的项目，对于管片的需求量呈现增长趋势，而向就近地区的管片生产企业建立相互合作的关系，是保证建设工程完整实施的最佳考虑。管片生产企业内部应当根据日益增长的需求量和严格的质量要求，对生产效率低、成品应用效果差的技术进行主动地变革，采用先进的流水线式操作方式。但是需要注意的是企业自身对于流水线式操作生产方式的具体应用，一是要注意操作员工自身的技能要求，对于未能熟练掌握操作控制方式和技巧的员工，应当加强对其培训管理的力度。二是注意到对设备的精确控制。一般而言采用流水线式操作生产方式，需要认真研究模具使用的精度，严格控制设备的自动化生产过程。只有综合企业自身的生产情况，融合自动化流水线式的生产技术，才能全面推进管片生产企业的整体发展。

其次，根据隧道工程要求，自觉地调整管片生产结构形式。虽然当前多数企业生产管片的结构形式还停留在直线段管片和曲线段管片形式上，但是随着隧道建设工程的具体实施，综合考虑到施工地点的地质构造情况，管片生产企业应当摈除落后的管片形式，采用适合直线段和曲线段、防水效果好的通用管片。通用管片的生产趋势既是适应当前建设的经济化环保化要求，同时也是提升企业自身生产效益最佳做法。管片生产企业应当有效地调动自身的生产资源，降低在模具生产投入上的成本，便利整个管片生产过程。

再次，控制管片生产操作的中的偏差，努力迎合标准化的生产发展。管片质量和结构形式影响到整个建设工程的进度和质量，因而管片生产企业应当自觉地降低自身生产中的偏差，提升生产效率。为迎合标准的生产要求，管片生产企业内部应当建立专门的检测小组，及时生产及时检测，未完成标准化的生产操作。而且针对在生产过程中出现的技术操作失误，管片质量无法达标的情况，企业内部应当自觉地进行重新生产，力争不对周边的环境造成任何影响，也不耽误自身工程的进度。

最后，完善管片生产的各项具体标准政策的制定，大力地贯彻技术革新的科学理念。针对当前各项大型建设工程中可能存在的生产技术问题，以及质量标准，相关部门应当制定科学有效的生产标准，对管片生产的技术、制作、规格、材质进行明确的要求，调整当前管片生产方面存在的失衡现象。企业内部应当在自觉革新生产技术的同时，努力建立起可持续发展的发展理念，以高新科技作为生产方式贯彻执行的动力支撑，自觉地对企业生产员工进行专业的技术培训，灌输安全生产、环保生产、标准生产的先进意识，剥离以往落后的生产意识。为加快管片生产的自动化流水线式操作提供高素质工作人员，铺设更加广阔的道路。

2 结束语

如今城市建设的节奏越来越快，但是工程质量和生产技术依然是摆在建设工程面前的两项硬性评价标准。为完善盾构隧道建设工程的全面发展，管片生产企业应当主动对内部生产技术进行推陈出新，打造企业生产发展的坚实基础，努力创建科学生产的技术平台，实现跨越型创新型的发展。

参考文献：

[1]谈永泉，杨鼎宜.我国混凝土衬砌管片生产技术现状及发展趋势[J].混凝土与水泥制品，2008（4）：25-29.

[2]贺朝荣.浅谈地铁管片生产质量控制[J].城市道桥与防洪，2011（1）：95-98.

[3]朱世友.国内地铁盾构区间隧道管片结构设计的现状与发展[J].现代隧道技术，2002，39（6）：23-27.

[4]叶彬彬.地铁管片生产质量控制要点[J].广东建材，2004（07）：41-42.