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节能环保型地铁管片智造技术研究

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摘要：近年国内地铁建设处于高潮发展期，亟需大量的盾构管片。针对现有管片生产存在劳动强度大、用工多、质量和环境影响大的特点，从节能环保、智能、信息化方面开展技术研究，以解决现有工艺的不足，提高生产效率和产品质量，降低生产成本，并保护环境。

关键词：地铁管片、节能环保、智能信息、预制工艺

1概述

随着城镇化进程的不断发展，地铁建设高速进行，亟需大量的盾构管片。目前国内外管片预制技术主要有固定模具法和流水生产线法，存在用工多、劳动强度大、智能和信息化水平不高，成本高和效率低的特点。现社会对环保节能和智能制造越来越重视，需要开展该方面生产技术的研究。

2管片生产的工艺流程

管片生产线为“2+4-12”（2条灌注线、4条养护线和12套模具）布置模式，由移模系统、灌注系统、振动系统、自动养护控制系统、信息化管控系统等五大主要系统组成。生产线布置模式如图

2研究的内容

2.1地铁管片干湿热养护

依据混凝土性能指标与环境边界条件，对养护工艺各阶段的温度、湿度、时间等工艺参数进行研究，并进行试验认证，确认最佳养护条件。干--湿热自动养护系统的养护原理研究、系统设计研究和关键元器件的选择。

2.1.1干湿热养护工艺参数研究

管片混凝土浇筑振捣工序完成后，在适当的温度和湿度条件下，能够加速水泥水化反应使混凝土内部结构快速硬化，满足工业生产需求，缩短生产周期，提高生产效率。

提出一种全新的养护工艺-干湿热养护工艺，过程参数设置:升温、恒温、降温三个阶段在养护窑内完成，养护窑内湿度为80%±2%；其养护工艺：静停(环境温度30℃±2℃)2h—升温1h—恒温(环境温度45℃±2℃,芯部温度55℃±2℃)1.5h—降温1h。升温速度不超过15℃/h，降温速度不超过20℃/h；

试验方案：在确保产品质量标准的前提下，对养护阶段各工艺参数进行对比试验得出最佳工艺参数：

静停时间对管片质量的影响：按30、60、90、120min不同静停时间对生产的管片混凝土强度和表面质量检验，分析得出：预养时间越长，混凝土出窑的强度就越高，且外观质量越好，但是在实际生产过程中，需要考虑生产进度和工程成本等因素，预养时间不可太长，一般静停时间控制在90-120分钟，其中前30分钟在灌注工位与养护窑外之间的生产线上。

升温速度对管片混凝土质量的影响：分别按10、15、20、25℃/h的升温速度（升温2h）对生产管片的脱模强度、28天强度、外观质量的数据进行分析，可以看出，升温速度快可以提高管片混凝土的出窑强度，但是相应的28d混凝土强度有所降低，混凝土外观质量受到影响。升温速度慢虽然使混凝土出窑强度低，但是后期强度高，且混凝土外观质量好。因此混凝土管片在升温阶段升温速度不宜超过15℃/h。但也不能过低，升温时间过长，影响生产效率。

降温速度对管片混凝土质量的影响：根据施工经验，降温阶段管片混凝土内部水分蒸发，同时混凝土产生收缩和内应力。若降温速度过快，混凝土预制管片产生过大的收缩应力，将导致管片表面龟裂等质量事故，因此降温速度不超过20℃/h。

经过多次试验，确定最佳养护工艺为：干湿热养护在封闭养护窑内完成，其养护过程包括：静养、升温、恒温、降温四个阶段。养护过程中，升温、恒温、降温三个阶段在养护窑内完成，养护窑内湿度为80%±2%；静停2h(环境温度25—35℃)—升温1h（速度10—15℃/h）—恒温1.5h(环境温度40—45℃,芯部温度50℃-55℃)—降温1h（降温速度15℃—20℃/h）。

在管片出模后，采用静置方式充分降温，确保管片表面温差不超过15℃，当管片与室外环境和水的温差不超过15℃，再进行水养。

2.1.2干湿热自动养护系统研究

根据管片养护经历的静养、升温、恒温和降温4个阶段划将养护区域划分为静养、升温、恒温和降温4个不同的区域。养护窑内每个养护区域内均有一套独立运行的温湿度控制系统，保持每个区域的温湿度恒定。

温湿度自动控制系统由PCL自动控制程序、电磁阀、传感器、翅片管道散热器、加湿器等组成。温度、湿度控制器采用PID参数整定到达最佳控制效果，微分参数用来克服被控温度的滞后性，达到控制温度、湿度在±1度内。

干湿热自动养护系统的养护原理：在程序软件中输入设计参数，然后由温湿度传感器采集养护环境温度、湿度，将实际数据反馈回控制程序进行对比、分析，再指令加热电磁阀、补湿电磁阀等运行，实现养护环境达到设计控制参数。

管道布置：管道布置抄平，管道出口稍低，使冷凝水能够顺利流出，不滞留在管道内影响热交换，同时不需太大锅炉蒸汽压力即可把冷凝水排出流回锅炉循环使用，降低能源消耗。

蒸汽控制阀选择：蒸汽控制阀采用气动蒸汽角座阀控制，