高速公路装配式混凝土小型构件自动化生产施工工法.docx

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1、高速公路装配式混凝土小型构件自动化生产施工工法1 .前言装配式混凝土小型预制构件是高速公路防护工程中的一种常用结构形式。具有种类繁多、形式多样、单块构件体积小，目前常用施工方式为现场分散预制，机械化程度低施工质量难以控制，扬尘多、噪音大，污染环境，模板周转差利用率低，资源浪费严重。随着公路建设的飞速发展，对预制小型构件内在、外观质量都提出了高标准的要求，顺应行业装配式工艺发展趋势及国家可持续发展战略需求，在莆炎高速公路三明段YA3标项目部小型预制构件的生产过程中，编写了本工法。莆田至炎陵高速公路，简称莆炎高速，是国家高速沈海高速公路(G15)的一条联络线，路线全长214km,路基防护多小型预制

2、件需求量大，在中铁十六局YA3标段内建立小型预制件加工厂，占地面积约24000m2,负责全线五个标段的C25拱架护坡、C20碎预制块、C25预制他踏步流水槽、C25预制碎水沟电缆槽盖板及其它设计要求的小型预制构件预制，预制件总混凝土方量97000m3),基于目前小型构件施工方法的缺欠，项目部针对工程实际开展科技攻关，研发了“高速公路装配式混凝土小型构件自动化生产施工技术”，成功的解决了小型预制构件施工技术难题，形成了“高速公路装配式混凝土小型构件自动化生产施工工法”，经查新：在国内检索范围内未见到与本查新项目特点完全相同的相关文献报道：未见相同国家级工法的报道。自行研发的“一种能够同时生产多种

3、形状预制件的生产方法”(201710990293.6),“一种用于高速公路装配式碎构件辐道运输装置”(201810378149.1).“一种用于高速公路装配式混凝土构件的蒸养装置”(201810379380.2).“一种用于高速公路装配式混凝土构件组合钢模具”(201810378196.6),获得发明专利受理；“一种用于小型预制块集中生产的空中混凝土运输装置”(201820408907.5)、“一种高速公路装配式混凝土构件振捣装置”(201820605850.8)、“一种高速公路装配式小型预制构件蒸养运输装置”(201820605790.X)、“一种高速公路装配式小型预制构件整体钢模具运输车”

4、(201820605862.0)“一种高速公路装配式小型预制构件钢模板运输车”(201820605776.X).种用于高速公路装配式砂构件辐道运输装置”(201820599725.0)、“一种用于面速公路装配式混凝土构件的运输辑道系统”(201820627884.7)、“一种用于高速公路装配式混凝土构件的蒸养装置”(201820600737.0),“一种用于高速公路装配式混凝土构件组合钢模具”(201820599036.X)获得实用新型专利受理。标段内小型预制构件厂位于福建省宁化县泉上镇附近，东临明溪县盖洋镇，西接宁化县，距离毗邻X796县道交通便利，距离现场平均运距20公里左右，构件厂分为小

5、型构件生产区、成品构件存放养生区、成品构件拼装展示区、现场办公生活区四个功能区，厂内设置90型搅拌站一座，施工总工期18个月。该工法的形成为福建高速公路小型预制构件施工工艺选择上开辟了新的思路，打破了常规，引进自动化环形生产线，通过大型钢胎膜与活动模板的组合，拌合站与运料装置、布料机的对接，采用时间继电器控制振捣台振捣时间，采用智能养护系统和自动化脱模机码垛机，使小型构件的预制实现了工厂化、自动化，降低了施工成本，保证了预制件的施工质量，缩短了工期，具有广阔的应用前景。2 .工法特点1 .1施工工艺方面采用自动化环形生产线配以数控系统，使搅拌供料、振动、养护、脱模、码垛、打包等工序闭合成环，形

6、成流水作业，实现了工厂化、集约化、自动化。2 .2质量控制方面采用拌合站与运料装置、布料机的对接，减少混凝土运输过程中塌落度损失，时间继电器控制振捣台振捣时间，采用电磁阀温控装置自动调节蒸养室内温湿度，提高了小型预制构件混凝土质量。2.3安全方面小型预制构件采用自动化环形生产线，通过数控系统，使混凝土搅拌、运输、浇筑、养护、脱模、码垛等工序实现了自动化流水作业，减少了人工投入，降低了安全风险。2.4工期方面设计了一套智能养护系统，使养护周期大大缩减，6小时实现预制构件脱模，节约了工期。3 .适用范围本工法具有自动化程度高施工快捷，安全实用等特点，可以广泛应用到公路防护工程小型预制构件施工中，尤

7、其适用于数量多、规模大，结构形式多样的小型构件预制。4 .工艺原理通过自动化环形生产线，将设备组合，加入数控系统，使搅拌供料、振动、养护、脱模、码垛、打包等工序闭合成环，形成流水作业，实现了工厂化、集约化、自动化。4.1 采用整体钢胎膜与活动腔模的组合，利用惯性冲击力克服构件与模板之间的粘结力，实现预制件自动脱模。4.2 通过拌合站与运料装置、布料机的对接，根据预制件体积计算布料时间，实现了混凝土布料自动化。4.3 根据振捣实验确定最佳振捣时间，利用时间继电器控制振捣台实现振捣自动化。4.4 设计了一套智能养护系统，通过实验确定最佳养护温湿度及养护时间，安装电磁阀温感装置自动调节蒸养室内温湿度

8、，实现养护自动化。4.5 利用液压电器装置操纵码垛机械臂，实现预制件自动码垛。采用辑道运输系统完成模板及小型构件的自动化运输，实现流水作业；采用大型钢胎膜与活动腔模的组合模板系统，实现小型构件多样化生产及自动脱模；通过自动布料系统实现自动布料，将拌制好的混凝土通过布料机放入模具，在继电器控制振捣台振捣，养护，待强度达到设计的80%以上时进行脱模，加点脱模后进入码垛的过程同时加入数控系统及轨道，使小型构件的预制实现了工厂化、自动化，降低了施工成本，克服零散加工质量难以控制的通病并节约了工期。小型预制厂建设本着集约化、工厂化、标准化、自动化的原则，从成品质量、供应需求、环境保护、成本效益等方面出发

9、，在K309+900处建设预制厂，构件厂分为小型构件生产区、成品构件存放养生区、成品构件拼装展示区、现场办公生活区四个功能区，厂内设置90型搅拌站一座，预制厂内设置小型预制件施工环形生产线。见图5-1、5-25-1预制场鸟瞰图图5-2预制场环形生产线平面图5.1工艺流程图运至堆场5.2W5.2.1模板设计模具采用整体钢胎膜与活动腔模的组合，整体胎模尺寸2780X1500mm,活动腔模固定在胎模上，活动腔模根据小型预制块的种类和形状设置，实现多种形状小型预制块模成型，模板循环使用周期可达500次以上。（见图5.3-1）图5.3-1模板大样图5.2.2清理模具及喷涂脱模剂（1）钢模清洗平台采用倾斜

10、辑道将钢膜倾斜60后固定，采用高压气枪进行钢模清理,将模型内的混凝土残渣、粘皮等清理干净，对钢模进行检验。（见图5.3-2）图5.2-2模板清理（2）在钢模上喷涂脱模剂便于脱模。喷涂脱模剂时应注意，涂膜剂要适量均匀，不得在模板内有集留，如有用抹布擦净。（见图5.3-3）图5.3-3模板涂脱模剂5.3混凝土生产5.3.1原材料选择、检测(1)各类原材料的选择应按照设计、规范要求标准进行，进场原材料应进行检测，合格后才允许采用。(2)水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥。(3)细集料宜采用河砂，细度模数采用2.3-3.2之间的I区、II区中砂、中粗砂，含泥量不宜超过2%,其他性能应符合国家标准。(4)

11、粗集料采用碎石公称最大粒径不大于19.5mm,5-9.5mm碎石占30%,9.5T9.5m碎石占70%。石料强度等级应大于或等于3级，压碎值小于20%,含泥量小于1.5%o(5)各类原材料应分仓堆放，并具有材料标识牌。5.3.2配合比的确定通过多次实验采用纯水泥配比,水泥360kg/m3、碎石1067kgm砂773kgm水200kg/标、外加剂2.88kgm3,并根据掺加早强外加剂，缩短蒸养时间周期，加快施工进度。5. 3.3混凝土拌制拌制混凝土配料时，各种衡器应保持准确。对砂石料含水率开盘前进行检测，据以调整砂石料和水的用料混凝土自全部材料装入搅拌筒至开始出料的最短拌和时间不少于2mio混凝

12、土拌合物应拌和均匀，颜色一致，不得有离析和泌水现象。(见图5.4T)5.4混凝土供给搅拌好的混凝土通过空中运输料斗输送到混凝土布料机料仓。见图(5.4T)图5.4-1混凝土供给图5.5混凝土布料与振捣当混凝土布料机到达指定位置后进行布料，混凝土由布料机布料入模，分次布料，分次振捣，振捣在振捣台位上完成由时间继电器控制振捣时间，每次振捣时长不超5so振捣完成后，利用钢抹子清理模具上残余混凝土。（见图5.5T）图5.5-1混凝土浇筑5. 6混凝土养生经振捣台振捣密实的半成品预制件，运输至养生存放台位码垛，码垛层数不大于6层，在码垛完成后通过液压顶推装置进入养护室，进行蒸汽养护。养护系统由养护温控装

13、置、养护通道、牵引机构、液压顶推机构及养护小车组成；养护室内采用蒸汽养护，配有监测系统，能自动控制室内温度和湿度（见图5.6-1）；由于钢模的特殊结构设计,构件在规定的时间内通过温度变化的养护室，能保证6层叠放的模具每层都能够充分与蒸汽接触，保证在6小时内达到设计强度的80%。图5.g1温度监测系统6. 7预制件脱模养护完成后，运至脱模台位，脱模系统由多功能车、翻转脱模机及输送辐道组成。主要功能是：将养护达到强度要求的构件从钢模中脱出，将成品输送至码垛工位，将脱完构件的钢模送至清理台位；本系统采用可编程控制及变频驱动技术，以及液压同步驱动、气动等方式实现自动化。（自动翻转脱模系统见图5.7T）

14、图5.7-1自动翻转脱模系统7. 8预制件堆码成品构件通过输送辑道运输到码垛工位，码垛工位设置有托盘升降装置、码垛机械手、自动打包机等设备，构件通过码垛机械手抓取后码放到托盘上，码放一层后通过升降装置进行第二层的码放作业，构件码放高度不超过1.5米，码放构件重量不超过2吨。构件在托盘上码放整齐后通过自动打包机进行打包处理。打包完成后通过叉车运输至构件存放区。（码垛机见图5.8-1）图5.8-1码垛机6.材料与设备6.1材料使用情况表6.1-1主要材料一览表序号材料名称规格型号主要技术指标1混凝土C2016Mpa6h,20Mpa3dC2520Mpa6h,25Mpa3d8. 2机械设备表6.2-1

15、主要机械设备序号设备名称型号数量1空中运输料斗2.2m3I套2螺旋布料机2.0r55孔1套3振动台激振力12KN/套2套4升降轼道提升重fit5t2套5输送轼道输送速度0-30mmin21套6缓存粒道输送速度0-30mmin2套7帧翻里道帧斜角度803个8液压顶推装置顶推力800kn2套9钢丝绳牵引装置牵引力80Okn2套10蒸养臼动控制系统30-60【套11运模小车负载30t40辆12横移推道横移速度0-30mmin1辆13钢模专用吊具负载IOt2个14翻转脱模装置提升力15kn1套15多功能车行走速度0-30mmin2辆16码垛机码垛节拍10块Zmin1套17电气控制系统西门子P1C变频控制I套7.质控制7. 1执行的标准及规范7.1.1 公路桥涵