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        兩種國內常見的管樁生產線設備布局方案解析

        2018-09-13 16:29:36

        由于工程建設對管樁用量的大量需求,PHC管樁生產線也像雨后春筍般涌現,例如無為縣的劉渡、巢湖的銀屏山、蕪湖市的三山和馬鞍山的銅閘相繼建成或正在興建之中。筆者對管樁生產線進行了學習和研究,同時也考察了國內的許多廠家和生產線,并且自己也主持設計了馬鞍山的一條管樁生產線?,F對管樁生產線的設計提一點自己看法,供參考。

        蒸養釜

        一、管樁的結構

        管樁是由C80混凝土、預應力鋼筋骨架以及鋼構的端頭板和樁套箍等幾部分組成。

        管樁混凝土所用水泥為強度等級不低于42.5MPa的硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或礦碴硅酸鹽水泥,其質量應符合GB175-2007《通用硅酸鹽水泥》的規定;其他材料有細骨料砂、粗骨料碎石、減水劑、水等。

        預應力鋼筋骨架由PC鋼棒和低碳鋼熱軋圓盤條螺旋筋采用滾焊機自動焊接而成,PC鋼棒的質量應符合GB/T5223.3-2005《預應力混凝土用鋼棒》的規定。

        鋼構的端頭板性能應符合JC/T 947-2005《先張法預應力混凝土管樁用端板》的規定,材質應采用Q235B。

        二、生產線的設計

        1. 管樁生產線工藝流程

        計量→攪拌→布料→預應力張拉→離心成型→蒸汽養護→放張脫?!邏赫麴B→成品檢驗→成品堆場。生產工藝流程圖見圖1。其基本要求是工藝流 暢、簡潔、減少運輸、減少交叉作業。保證各流程的平衡作業,以防出現各道工序互相影響的現象。

        管樁生產工藝流程圖

        圖1 管樁生產工藝流程圖

        2. 工藝設備的選擇

        工藝設備的選型首先要根據工藝流程、各道工序的平衡來確定,從經濟性和合理性兩方面考慮,按每班工作10h,產量220?270條選擇設備。先確定混凝土的產量,需1.5m3混凝土攪拌機2臺,產出的混凝土供6臺離心機生產,根據混凝土管樁的預養時間和蒸養時間的需求,建3m×15m×2.5m蒸養池10個,其他設備可選擇滾焊機2臺,張拉機2臺,蒸壓釜3臺,鐓頭機4臺,切斷機1臺,混凝土布料車4臺,行車4?5臺。

        混凝土攪拌機有3種。一是立軸式強制混凝土攪拌機,二是雙軸臥式混凝土攪拌機,三是立軸行星式混凝土攪拌機。管樁混凝土介于塑性與干硬性之間,坍落度比較小,一般為2?5cm,我們選用立軸行星式混凝土攪拌機,該機型的優點是攪拌葉由多組攪拌臂組成,既有公轉又有自轉,運動軌跡復雜,攪拌強烈、均勻,可縮短攪拌時間,拆卸維修容易。馬鞍山以生產Ф300mm?Ф500mm管樁為主,經比較,選用山東圓友集團產1.5m3混凝土攪拌機。

        對于其他設備,切斷機以可切Ф7 mm?Ф11mm鋼筋即可;張拉機需根據管樁規格和型號來選擇,小型管樁可選100t的張拉機,為了考慮生產余量,我們選用了200t的張拉機;離心機選用Ф300mm?Ф600mm通用型;蒸養釜以長度為2?3根樁長再加400mm間隙,高度為3.2m;滾焊機選用Ф300mm?Ф600mm通用型;鐓頭機選擇可鐓Ф7mm?Ф11mm的鐓頭機。

        3. 生產工序平衡的確定

        生產車間設計的一個中心內容就是如何確定各生產工序的平衡,使每道工序的生產時間相等,做到生產工藝流程的各道工序進行均衡有序地生產,使產品能在各道工序中按照設定的節奏有序順暢地進行。工序節奏主要由工藝設備和人員來決定,管樁生產線的工序平衡,一般以混凝土攪拌工序的時間為依據,按照攪拌工序的時間來確定各道工序所需的生產設備和數量,以滿足生產工藝的需求。

        三、管樁生產線的布局

        管樁生產線的布置一般分為兩種,一是直線型布置,另一種是環型布置。直線型將布料、合模、張拉、離心、蒸養、拆模、裝籠筋、裝車等主要工序全部集中在一個車間內,將鋼筋切斷、鐓頭、滾焊、套箍端頭板制作等放在輔助車間內,物流方向為直線型來回往復。環型布置將主要工序分為兩個車間,其中張拉、離心、蒸養工序放在一個車間內,將布料、合模、拆模、裝籠筋、裝車和輔助工序鋼筋切斷、鐓頭、滾焊和套箍板制作等放在另一車間內,物流方向為環型循環。

        無為縣劉渡的生產工藝為環型平面布置,巢湖銀屏山的生產工藝為直線型布置。這兩種布置各有特點,直線型布置的優點是布局緊湊,占地少,投資小。缺點是多臺吊車在一條軌道上,主要工序過于集中,各道工序的步距節奏要相互銜接,緊密配合,行車的接力地點和時間一定要相互吻合,否則有一個節點出現問題或延誤,就會影響到全廠的生產,因而對管理要求嚴格,工人素質要高。另外,由于行車在廠房內頻繁往復,工人須多次避讓,生產工人操作必然會受到一定的影響,安全性較差。環型布置的優點是吊車無須往返都吊貨,物流方向是向一個方向進行循環,各工序間的步距節奏要求沒有直線型那樣嚴格,各自工序可有一定的可支配的時間,各工序間的相互干擾減少,廠房的空間大,工人避讓吊車的時間大為減少,生產安全性明顯好于直線型布置,生產管理要比直線型容易,機械化程度高。其缺點是廠房面積大,增加了過渡車和轉運工序,投資和生產成本要高于直線型布置。綜合考慮,筆者傾向于環型的生產布局。兩種布置形式如圖2和圖3所示。

        直線型布置兩條生產線

        圖2 直線型布置兩條生產線

        環型布置一條生產線

        圖3 環型布置一條生產線

        四、廠房設計要求

        考慮到生產安全、物流順暢和施工操作方便,車間的跨度可按單節樁的最長樁長再加5m或7m進行設計。同時也可按兩節樁長再加 3m或5m進行設計。行車的軌頂標高一般為7.5m左右。行車選雙勾型,每個7.5t,廠房的間數以能滿足上述生產工藝要求即可。管樁的堆放場地既可選用門式吊車,也可用橋式行車。每個離心機之間要設一道2m高安全防護墻。廠房頂要考慮采光的問題,每 隔一個房間要設置一采光帶,廠房在蒸養池頂處要設一氣樓或排氣通風孔。砂石料場要能存放3d的堆料。

        五、結語

        PHC管樁生產車間的設計經過多年來的探索, 特別是近幾年的發展,現已日趨成熟,兩種布局方案各有特點。各企業可根據各自的管理水平、人員素質、資源配備、地形地貌等實際情況,在管樁流水作業順暢的前提下,確定各自的布局設計,選擇最適合自身特點的工藝裝備,以尋求最佳的性價比和最大的經濟效益。