甘泉制梁场平面布局及循环流水生产线设计

摘要：本文详细介绍了包西铁路甘泉制梁场的平面布局，及循环流水生产线的关键技术与工装设备配置。

关键词：梁场平面布局；循环流水生产线；工装配置

1、工程概况

包西铁路甘泉制梁场位于延安市甘泉县境内，承担着4216片铁路后张法预应力混凝土T梁的预制任务，占地500余亩。2008年初进场，2010年8月完成全部预制任务。最大存梁能力2000片，日最高装梁能力24片，日均产量12片，最高产量达16片。

2、梁场布局

梁场的布局在整个建场过程中是非常重要的，布局是否合理将直接关系到工装、设备的配置，生产效率的高低，甚至对整个项目的成本将会产生重大影响。

甘泉梁场共由辅助生产区、生产区、存梁区、装梁区、办公生活区五个功能区组成。

2.1辅助生产区

辅助生产区由钢筋加工区、铁件加工区、混凝土拌合站、材料库组成。所有辅助生产区均紧邻生产区而设，其目的是保证所有半成品材料流入生产区的距离最短。

2.1.1钢筋加工区：钢筋加工区长160米，宽22米，紧邻生产区的钢筋绑扎区而设。半成品钢筋从加工区进入绑扎区最大距离不超过40米。日加工能力为90吨。

2.1.2铁件加工区：铁件加工区长63米，宽22米，紧邻钢筋加工区而设。主要负责加工梁体横隔板连接预埋件、梁体预埋T钢栓钉的焊接、支座板预埋套筒与钢筋的焊接，以及日常所需零星铁件的加工。与从厂家订制相比，降低了铁件加工的成本，保证了供货的及时性。另对个别尺寸有偏差的铁件可立即整修，确保预埋件尺寸准确。

2.1.3混凝土拌合站：拌合站由两台90拌合机组成，紧邻生产区而设，位于混凝土浇注区的正中。保证混凝土运输的最大距离不超过100米，平均距离不超过40米。即保证了混凝土运输过程中的质量，又最大限度的缩短了浇注时间。

2.1.4材料库：材料库紧邻生产线布置，长120米，宽18米。主要用于存储锚具、锚垫板，施工用小型材料，设备常用配件，小型机具，铁件加工边角料，废旧材料等。

2.2生产区

生产区由4条生产线组成。其中1号和2号生产线，3号和4号生产线互为逆向循环，各为一组循环流水线。整条流水线长520米，由十三个台位9个车间组成。

2.2.1循环流水生产线原理

循环流水生产线以梁体的纵向移动为主线，将各工序分区集成。整个生产线链式传动，用梁体混凝土的初凝时间控制流水节拍。每两条生产线互为逆向循环，组成一个闭合区，解决了模板的回送问题，每个流水节拍为8小时，每个节拍两套模板同时移动。即一个循环每条生产线生产两片梁。各工序均在规定区域、规定时间完成，确保流水节拍正常。在每条流水线的不同工序部位输入原材料，在流水线的终端输出成品梁。实现了梁体生产的工厂化、流水化，减小了管理难度，确保每道工序的作业全过程都在有效监控下进行，提高了工作效率，保证了产品的质量。

2.2.2车间组成

每条生产线由托架作业车间、钢筋绑扎车间、立模车间、顶板钢筋绑扎车间、混凝土浇注车间、养护车间、脱模车间、张拉车间、移梁车间组成。

2.2.3梁体纵移系统

梁体纵移系统由基础、滚轮、托架三部分组成，基础根据受力情况分为轻载区和重载区，每条生产线的底模回送区至混凝土浇筑区为轻载区，基础设计较小，浇筑区至移梁区为重载区基础设计较大。基础设计的原则是保证在使用过程中不变形、不开裂、不下沉。确保梁体移动的平稳性和安全性。基础顶部预埋螺栓，以便与滚轮连接。

滚轮采用栓接方式，固定在基础上，两轮纵向间距1m，横向间距0.8m，安装时轮顶面受力点允许高差0.1mm，纵向允许偏差1mm。滚轮采用轮轴式结构，轴与轮架采用过盈配合，防止梁体移动过程中互相磨损，造成梁体移动不平稳，或两轮之间高差大产生托架个别点不受力或偏移。轮外缘设计3mm高的凸台，起导向作用，防止移动过程中托架滑出滚轮。轮与轴之间采用间隙配合，牵引时通过轮在轴上转动，完成托架与梁体的纵移。

托架应有足够的强度、刚度、稳定性，确保不因受力时变形，而产生梁体开裂。其下部安装钢轨，在滚轮上行走，上部安装底模，承受侧模和梁体的所有重量。

2.2.4动力牵引系统

梁体纵移采用10t卷扬机作为动力系统，卷扬机通过滑轮组增加牵引力，降低牵引速度，确保牵引过程平稳。钢丝绳沿整条生产线纵向布置，每40m（一个台位长度）在主绳上设一绳套，牵引时将绳套与需移动的底模托架连接，即可开始牵引。将托架牵引至下个台位，将牵引卷扬机至于空挡，开动钢丝绳回送卷扬机，将钢丝回送至原位，完成本次牵引。

2.2.5混凝土养护

混凝土养护车间长80m，可同时容纳两片梁。车间采用棚架搭设，其上覆盖塑料布、草帘、篷布，三层保温材料。车间内每间隔1m设置一组暖气片，用热水锅炉供暖，保证45℃左右的恒温，车间顶部安装自动喷淋设施，保证车间内的湿度，满足梁体混凝土快速增长的要求。采用养护车间与传统的蓬罩法蒸汽养生相比较，节约了工费，同时因热水锅炉热水能够循环利用，也节约了能源。

2.2.6梁体横移

梁体横移采用160t提梁机，待梁体初张拉完移至移梁车间后，将梁体吊装至存梁区。同时将底模托架吊装至另一条生产线的底模作业车间。

2.3存梁区

存梁区长900m，宽130m，共分三个区。起点和中部设两个龙门吊转向区，采用四台可转向的80t龙门吊存梁及纵移梁，每两个存梁区共用一条龙门吊轨道，共四条纵向轨道。存梁台座采用钢筋混凝土扩大基础。全部双层存梁，总存梁能力为2000片。日最大装梁能力为24片。

3、要素配备

生产线的要素直接关系到生产线的生产能力，特别是模具配置是要素配置的关键，过多造成流水线的拥堵，过少又无法满足正常流水作业需求。

3.1侧模配置计算：

生产线每8小时为一个流水节拍，由于考虑到梁体纵移时的安全（主要考虑对混凝土的扰动）。在浇筑车间移入养护车间过程中每两片梁为一组，同时移动（即每16小时移动一次）。也就是每条生产线每16小时生产两片梁。每套侧模的循环时间为：立模（4h）、移动（0.5h）顶板钢筋绑扎（4h）、移动（0.5h）、混凝土浇筑（4h）、静停（8h）、移动（0.5h）、养护（12h）、移动（0.5h）、脱模（2h）侧模每循环总占用时间为36h。

则每条生产线需要侧模数量为36/16*2=4.5套，考虑到生产过程中不可预见因素影响，每两条生产线配置侧模10套。日生产能力6片。

3.2底模托架配置：

每套底模循环时间为：

托架就位清理（2h）、移动（0.5h）、底腹板钢筋绑扎（6h）、移动（0.5）、张拉（4h）、移动（0.5）、提梁（2h）+侧模循环时间36h，托架每循环占用时间为51.5h。

则每条生产线需要底模数量为51.5/16*2=6.4套，考虑到生产过程中不可预见因素影响，每两条生产线配置底模15套。

3.3龙门吊配置：

考虑到立模、脱模、混凝土浇筑各工序同时作业因素，每两条生产线配置跨度15m、10t龙门吊5台，浇注车间与立模车间共用。生产线的两端各配置一台跨度40m、160t提梁机一台，负责横移梁及托架就位。存梁区、装梁区各配置两台跨度40m、80t龙门吊两台，负责存梁、移梁、装梁。

3.4混凝土拌合站配置：

梁场日生产T梁12片，最大生产能力16片，日均生产混凝土780方，最高1050方。配置两台90拌合楼。

4、存在问题与后期努力方向

4.1生产线滚轮与托架配合移动如改为轮轨式运行将会更加平稳，牵引时所需动力也会更小。但一次性投入会加大。

4.2混凝土浇注方式如改为泵送，施工干扰会更小，片梁浇筑时间将会缩短。但润管砂浆，与混凝土浪费会加大。泵管的维修更换与地泵、布料机的投入也是一笔较大的费用。

4.3 因甘泉梁场地处黄土区，存梁台座基础处理采用重夯、换填片石后做扩大基础，但后期仍有部分存梁台座开裂，分析后认为主要是存梁区排水不畅，使地基软化后承载力变小下沉。后期有部分台座采用打入桩基础，效果较好，且施工和复垦费用都较低。如采用能重复利用的装配式存梁台座，存梁的费用将会更低。

4.4存梁区内用轮轨式龙门吊移存梁，速度慢、费用高、安全风险大，如需长距离运输就更为明显。如改为轮胎式提梁机或炮车运输，龙门吊装卸，将会大幅度的降低费用，提高工效。

5、结束语

甘泉梁场采用循环流水生产线生产预应力混凝土T梁，达到了从生产线的一端输入原材料，另一端输出成品。人员在固定的位置从事重复性的作业，生产人员更加专业化。真正形成了铁路梁预制工厂化的雏形。由于物流更加便捷、作业人员更加专业，从而使生产效率大幅度提高，产品的质量更加稳定，单位产品的工费降低，实现了快、好、省的目标。在劳务人员工费逐步提高，工程质量要求逐步提高的状况下，无疑是一次非常有益的探索和尝试。

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