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PC工厂工艺选型的实践与思考

发表时间:2019-12-12 08:51作者:韩良君

近年来,我国建筑的建造模式正处于由传统现浇向装配式转型升级的快速发展阶段,国家、地方先后出台了相关政策推动装配式建筑发展,如国务院发布《国务院办公厅关于大力发展装配式建筑的指导意见》(国办发〔2016〕71号)、《建筑产业现代化发展纲要》等,各地方政府也积极响应国务院政策指引,纷纷出台了具体措施来推动和指导装配式建筑的发展。在这种环境背景下,全国各地PC工厂如雨后春笋般建立起来。如何保证PC构件工厂化生产的高效率、高质量,并将构件产品市场化、本土化从而形成良好的经济效益,是一个严谨复杂的工艺选型流程,也是PC工厂建设的核心要点,是PC工厂建设运营的一门重要学科。

深圳市建安(集团)股份有限公司进行投资建设的盛腾科技工业园经过了科学严谨的工艺选型分析,在投入生产运行后起到了良好的效果,以此经验浅谈PC工厂工艺选型的方法。

一、企业性质与市场分析

企业性质和市场分析是PC工厂工艺选型的第一步,也是基本前提。要深入调研并根据分析结果,制定基本战略计划并进行工厂选址。

1.企业性质

深圳市建安(集团)股份有限公司作为深圳唯一全资国有的建筑工程施工总承包企业,拥有设计院甲级资质,建筑施工总承包特级资质,市政公用工程及机电安装工程总承包一级资质,在珠三角地区承担了大量的房建、市政及工业项目。因此为使配套建设的PC工厂在生产运营过程中充分发挥企业优势,初步确定主打深圳及周边市场。

2.市场分析

深圳市近年来对装配式的推广应用上政策导向十分积极,从2014年开始《关于加快推进深圳住宅产业化的指导意见》、《深圳市住宅产业化项目单体建筑预制率和装配率计算细则》、《EPC工程总承包招标工作指导规则》等试行文件,到2018年《深圳市装配式建筑发展专项规划2018-2020》(深建字[2018]27号)、《关于做好装配式建筑项目实施有关工作的通知》(深建规[2018]27号)、《关于在市政基础设施中加快推广应用装配式技术的通知》(深建特工[2018]71号)等正式通知条文可以发现,深圳市在推动装配式建筑的发展上目前已经确立了基本的目标计划和相应的审查评价体系,步入正轨。同时深圳保障性住房、公用建筑、工业建筑等各类建筑类型的市场广阔,并开始着力推动市政、道桥等专业方向的装配式应用,扩大装配式技术的应用范围。并通过调研数据显示,目前深圳市现有预制PC工厂基本上都是于近年来建立起来的,尚无能形成市场垄断的企业。

综上所述,深圳地区市场环境良好,确定作为PC工厂的主要发展区域,并以房屋建筑、工业建筑、公共建筑、市政工程等全专业领域作为市场发展方向。同时依托深圳国资品牌、资金、管理人才、技术人才实力雄厚的优势,围绕PC工厂的建设,打造集PC设计、生产、技术研发等全方位的工业园区,建安集团适时成立了深汕特别合作区盛腾科技工业园有限公司。盛腾科技的成立和发展将作为建安集团打造“以绿色建筑科技为核心,以PPP模式、EPC管理、覆盖建筑工程全产业链供应商”的全新形象的有力支撑。

结合150km内的运输距离是PC构件较具经济性的距离,盛腾科技将PC工厂选址在深圳市深汕特别合作区,辐射深圳、惠州、汕尾等大片地区。

二、生产线的选型

第二步进行生产线的选型工作,包括确定产品、确定生产线并进行整体布局、选择生产设备、制定工艺流程的车间建设以及车间外部工艺设置。

1.确定产品及布局规划

通过充分考虑所制定的市场方向,生产线的布置应该能够具备墙、板、柱、梁、异型构件的生产能力,同时布置预应力双T板主打工业建筑、地下室等市场,主要规划布置了以下生产线,其后对生产线所需设备进行选型(见表1)。

生产线布局.png

2.设备选型

盛腾柔性生产线是盛腾科技自主创新的一条自动化生产线,面向住宅市场和公建市场。它既有流水生产线的流转功能,又具备固定台模生产的灵活性,基于固定模台生产方式,结合流水线中高效的单元设备,通过在轨道自行移动,使得这些设备在固定模台上进行工作,生产线与线之间有输送平台将各个移动设备进行转运,实现构件在生产线上柔性生产。

其生产的预制构件更丰富、更复杂,解决了高速生产和低速生产之间的矛盾,生产效率高,生产调度灵活,生产能耗较低,设计年产能为42000m³。

全自动循环流水线主要用于平板类构件生产,面向住宅及其中的地下室市场。该流水线可以实现混凝土浇筑、混凝土养护等生产过程和养护时间的自动化控制,并自动转入下一道工序,设计年产能为36000m。该生产线的关键设备为翻转机,能够将构件翻转180°,且能自动定位并控制两层构件的厚度。因此可以生产复杂的平板类构件产品,例如桁架钢筋叠合楼板、双面预制叠合式剪力墙、双面预制夹心保温叠合剪力墙。

混凝土生产设备采用全封闭的室内无尘料场,极大降低噪音和污染,内置两套HZN20型搅拌站,其搅拌主机为为立轴行星式强制搅拌机,搅拌均匀无死角,时间短、效率高,每年混凝土产量为72万立方米。

装配式构件厂四大生产线.png

装配式构件厂六大生产线.png


钢筋生产采用自动钢筋加工,主要配置数控钢筋弯箍机、数控钢筋调直切断机、数控立式钢筋弯曲中心、数控钢筋剪切生产线、数控钢筋网焊接生产线、数控全自动钢筋桁架焊接生产线等配套加工设备,可以完成PC构件生产所需的所有类型钢筋制品的制作,大大的提高钢筋加工效率,降低成本,提升质量及减轻工人劳动强度。

固定模台生产线采用固定台座生产,根据生产任务配套相应模台,同样也十分适用于市政类产品。

固定模台生产车间还布置了长60m的长线木模台生产线,增强了异型构件的生产能力,也可生产平板类构件,尤其在构件所需数量较少时,方便节约成本。两者设计年产能共可到达到36000m³。

预制复杂异性构件虽然生产成本不低,但往往是由于现场施工难度大、质量难以保证,在有一定数量的前提下可以转移到工厂预制,不但可以保证质量、提高现场施工速度,在大批量生产时还有一定的经济优势。面对工业建筑、停车库市场,考虑在各种大跨度楼板构件中双T板具有明显优势,决定生产双T板。而进一步了解我们发现,国内双T板基本为单模生产工艺,在跨度、尺寸上限制较高,效率较低,因此经过论证调研选择美式双T板。

选取可组合式长线自持力预应力双T板生产线,尺寸可灵活调节,可以游牧式异地作业,具备国际领先技术水平。

面对房建、共用、工业建筑等多方面所需要的梁柱类构件,布置了预应力杆系生产线。盛腾科技的预应力杆系生产线,为国内首创,该生产线采用100m的长线台座和先张法生产,主要由地模台、固定边模、可调边模、张拉机、张拉台、提吊式料斗及覆膜机等设备组成。整条生产线布置4.5m宽台座一套,长100m,设置有2m杆系可组合边模,用于调整杆系构件的截面尺寸。

在上述工艺选型布置上,生产工艺在一定程度上有交叉覆盖,但具有各自的特色特点,可根据产量、工期需求等灵活选择,极大地增强了生产的灵活性。同时盛腾科技在生产线的布置上多采用组合式长线模台生产工艺,一方面增强了构件跨度上的覆盖性,另一方面使得生产线具有可改造性。此外,在覆盖各类产品种类的同时,又能保证梁、柱、板构件的生产同时具备预应力和非预应力技术,具有极强的竞争力。

3.规范工艺流程

完成生产线的布置后,根据设备的生产技术特点,制定相应的工艺流程。

如果说合理的设备选型能够保证PC工厂的生产高效率的基本条件,那么合理的工艺流程是保证PC产品高品质、高标准的基本条件,同时在这个基础之上,也要制定规范严谨的检验流程,包括自检、互检、专门质检人员检验等。如预应力双T板生产线根据设备特点制定以下生产工艺流程:清理模具、装边模、涂刷脱模剂、布分端模、布预应力钢绞线、安装端头埋件、张拉钢绞线、调整分端模、布钢网片、安装预埋件、隐蔽工程检查、浇筑混凝土、振捣密实、收面、养护、混凝土试块强度测试、放张、脱模起吊等。

只有做到规范工艺流程以及严谨的检验流程,才能保证生产工艺健全,能够明确生产责任,保证生产处于受控状态,从而达到优质、高效、低耗、安全的目的。

4.室外工艺布置

室外工艺布置主要为锅炉房以及堆场场地建设。

锅炉房建设是PC工厂工艺建设的重要配套功能设施,通过管道向各个生产线运输蒸汽,对构件进行蒸汽养护,从而减少预制构件的养护时间,提高生产效率。保证PC工厂在一定生产周期对构件的生产需求量大或者同时进行多个项目的产品生产时,保证按计划周期完成生产任务。盛腾科技PC工厂设置2台4吨燃汽锅炉,配有尾气环保处理系统,保护环境。同时配置有空压机站及管道系统,空压机主机及6m以上压缩气体储罐、油气分离器、管道系统接至每个工作位用气点。

PC产品生产到出厂运输向施工现场需要一个周转时间,因此需要堆场场地进行预制构件的堆放,否则PC工厂的产能再大也无法发挥,堆场场地应临近PC工厂进行建设,对地面进行硬化处理,堆场场地面积应≥PC工厂面积,并保证覆盖设计最大年产能。此外要合理划分车辆运输路线,配备剪力墙等立式堆放构件的存放架、运输大型构件或批量运输构件的龙门吊车等设施。同时在空间允许的情况下,还可以根据需要布置模具、生产线等进行露天生产。

盛腾科技设计PC构件年产能25万立方米,设置堆场场地7万余平方米。同时堆场不仅要保证面积要大,同车间的生产线设计合理的工艺流程一样,堆场也要设计科学合理的管理办法,进行信息化管理。

装配式构件施工现场.png

三、思考

目前盛腾科技已完成并正在进行多个项目的生产。经过生产实践,整个PC工厂运行高效率低能耗,产品质量良好,并已快速掌握自动化循环流水线生产技术、柔性线生产技术、固定模台生产技术、可扩展组合式预应力双T板生产线生产技术、可组合边模长线模台生产技术、自动化成套设备生产技术、绿色环保型搅拌站生产技术等先进技术,项目运营投产的顺利推进得益于前期科学的工艺设备选型。最后通过PC工厂的生产实践思考总结了以下几个方面。

第一,不能打无把握的仗。PC工厂建设的前期应该进行严谨的调研分析,从企业自身、市场状况、人才配备等多方因素科学分析,定义PC工厂发展战略并选择合理的厂址,这样才有利于产品本土化、市场化。

第二,不仅要有设备,还要有技术。PC工厂的建设并非是建立一个单纯的生产工厂,要既能生产也能设计,既能设计也能研发,在技术上能够引领,能够创新,逐步积累自己的技术成果,形成竞争力。

第三,人是活的,设备也是活的。其一生产设备选择应具有灵活性,一种构件可由多种设备进行生产,一条生产线又可以生产多种产品构件,保证产品生产可以根据产能需求合理选择生产工艺,保证工厂效率最大化。其二生产线宜具备可改造能力,一方面设备采用组合式,方便扩展设备的生产工艺种类,另一方面根据后期生产实践对工艺设备进行补充调整,使工厂的工艺进一步有针对性的完善。

第四,既要高效率,还要高品质。制定科学严谨的工艺流程和检验程序,保证生产质量高品质、高标准,工艺流程应详尽全面才能保证生产受控。一方面要涵盖构件的整个生产阶段各个细节详尽全面;另一方面对于同一台设备生产的不同种产品,也要分别制定工艺流程,做到详尽全面。