CN114919055A - 一种地铁盾构管片生产线信息化施工系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及盾构管片生产领域，具体涉及一种地铁盾构管片生产线信息化施工系统，施工系统包括流水作业线路，流水作业线设置于养护区的入模坑道和出模坑道之间，流水作业线包括多个施工工位，施工工位自出模坑道至入模坑道依次为：开模工位‑脱模、清模工位‑合模工位‑模具检测工位‑入模工位‑浇注工位‑收面工位；改变原有以人工作业为主的“台座法”施工模式，提供流水线化管片预制的新模式，各个生产环节得到有效控制，提高了自动化生产程度，提高了生产工效。
Description
技术领域
本发明属于盾构管片生产技术领域，具体涉及一种地铁盾构管片生产线信息化施工系统。
背景技术
盾构管片是地铁隧道的最内层屏障，承担着抵抗土层压力、地下水压力以及一些特殊荷载的作用。盾构管片的生产采用工厂式生产，生产工艺从过去的地模法施工工艺发展到目前国内较为成熟的流水生产线施工工艺，模具按照节拍，依次通过各生产工位，完成管片生产，与地模法施工相比，流水生产线生产质量及产能均有所提升，但仍存在自动化、信息化程度较低的问题。
因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术中的不足，提供一种地铁盾构管片生产线信息化施工系统。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种地铁盾构管片生产线信息化施工系统，所述施工系统包括流水作业线路，所述流水作业线设置于养护区的入模坑道和出模坑道之间，所述流水作业线包括多个施工工位，所述施工工位自出模坑道至入模坑道依次为：
开模工位，按照先侧模再端模的方式依次松开模具的模板；
脱模、清模工位，将管片从模板中吊出进行脱模，再将管片吊至车间内临时降温区存放；管片脱模完成后对模具进行清理，清理完成后在模板上涂刷脱模剂；
合模工位，按照先端模后侧模的方式进行模具组装；
模具检测工位，对模具进行检测，并对不符合尺寸要求的模具进行二次开模清理；
入模工位，将对应的钢筋骨架吊装放入模具内，并在模具的对应位置安装预埋件，预埋件安装牢固后合拢模板盖板；
浇注工位，待模具到位后，进行混凝土灌注，在灌注过程中启动气动振动器进行振捣；
收面工位，采用自动收边机进行管片外表面的收面；并进行模具内的弯管固定芯拆除。
作为优选，在所述养护区的蒸养通道有四条，四条所述蒸养通道并列分布于入模坑道和出模坑道之间，所述蒸养通道自入模坑道至出模坑道分别为预养区域、升温区域、恒温区域和降温区域。
作为优选，模具自收面工位进入养护区进行蒸汽养护，在养护区通过温度感应探头实现蒸养温度智能控制；
预养区域、升温区域、恒温区域和降温区域的温度各不相同，在每个区域静停时间不少于2h；其中，预养区域温度设置为25～35℃；升温区域温度温度设置为45℃；恒温区域温度设置为50℃；降温区不通蒸汽，以进行自然降温。
作为优选，流水作业线为传送轨道，过液压装置作为驱动动力，平稳通过各工位。
作为优选，管片脱模后喷涂标识信息，在临时降温区降温到管片与水养池内温差小于20，℃将管棚吊装至水养池进行养护，使管片完全浸泡在水里，水养池PH值为7～9。
作为优选，管片水养完成并检验合格后，识别标识信息并选择对应的堆场区进行堆放。
作为优选，所述施工系统还包括：
中央控制模块，具有显示屏，用于对施工系统的各项施工参数进行显示；
工位模具扫描模块，所述工位模具扫描模块通讯连接所述中央控制模块，用于在流水线各工位进行模具RFID芯片的扫描识别，以查看各工位的模具信息；
蒸养控制模块，所述蒸养控制模块通讯连接所述中央控制模块，对养护区各区域蒸养温度进行监测和控制；
喷码模块，所述喷码模块设置于脱模工位，并通讯连接所述中央控制模块，用于向管片上喷涂标识信息，
水养控制模块，所述喷码模块设置于水养池，并通讯连接所述中央控制模块，在管片入水前先识别标识信息，并记录水养池编号，进行水养池水养温度、PH值数据采集，并把当前各水养池的数据实时发送到中央控制模块。
作为优选，所述施工系统还包括：
堆场管理模块，所述喷码模块通讯连接所述中央控制模块，扫描管片上的标识信息，以选择堆场区进行堆放；
视频监控模块，所述视频监控模块通讯连接所述中央控制模块，对施工现场进行视频监控；
称重模块，所述称重模块通讯连接所述中央控制模块，对进出场的运输车进行称重并记录；
搅拌记录模块，所述搅拌记录模块通讯连接所述中央控制模块，对搅拌站所生产的混凝土进行记录，将每个生产批次的混凝土与对应的管片进行关联。
作为优选，所述中央控制模块为服务器，具有存储单元，以对各项施工数据进行储存。
作为优选，进入养护区前对管片进行二次收水抹面，对管片的外弧面进行人工修补和光面，对混凝土表面进行处理，消除管片外弧面上的气孔、低端下堆缺陷。
有益效果：改变原有以人工作业为主的“台座法”施工模式，提供流水线化管片预制的新模式，各个生产环节得到有效控制，提高了自动化生产程度，提高了生产工效。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：
图1为本发明所提供具体实施例中施工系统的结构示意图。
图中：1、预养区域；2、升温区域；3、恒温区域；4、降温区域；5、出模坑道；6、入模坑道；7、开模工位；8、脱模、清模工位；9、合模工位；10、模具检测工位；11、入模工位；12、浇注工位；13、收面工位；14、流水作业线；15、水养池；16、临时降温区；17、搅拌站。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示，一种地铁盾构管片生产线信息化施工系统，施工系统包括流水作业线14路，流水作业线14设置于养护区的入模坑道6和出模坑道5之间，流水作业线14包括多个施工工位，施工工位自出模坑道5至入模坑道6依次为：开模工位7，按照先侧模再端模的方式依次松开模具的模板，保证四边钢模全部打开，等待脱模；脱模、清模工位8，首先拔掉两侧盖板安全销，再一次松动侧模板4个边角螺栓→侧模板4个锁紧螺栓→侧模板2个控制螺栓、端模板2个控制螺栓；利用吸盘式吊具将管片从模板中吊出进行脱模，将脱模后的管片吊运至翻转机进行翻转，再通过立式夹具将管片吊至车间内临时降温区存放；管片脱模完成后对模具进行清理，清理完成后在模板上涂刷脱模剂；合模工位9，按照先端模后侧模的方式进行模具组装；先两侧端模板，并使用快速扳手上紧端模板控制螺栓；在关闭两侧侧模板，并使用气动扳手上紧侧模板控制螺栓；采用气动扳手上紧侧模板两端锁紧螺栓；采用气动扳手上紧侧模板两端边角锁紧螺栓。以上四步必须将控制锁紧力，上紧螺栓的步骤不可颠倒，上紧螺栓的同时要目测模具的结合面闭合要严密。模具检测工位10，利用内径千分尺对模具进行检测，并对不符合尺寸要求的模具进行二次开模清理；入模工位11，将对应的钢筋骨架吊装放入模具内，并在模具的对应位置安装预埋件，并测量保护层厚度，内侧25mm，外侧35mm，预埋件安装牢固后合拢模板盖板，在入模工位11设置有钢筋骨架存放区；浇注工位12，待模具到位后，将模板的气动振动器管线通过快速接头与总气动管路相连，通过布料机进行混凝土灌注，在灌注过程中启动气动振动器进行振捣，浇注完成后，将模具的振动器管线与总气动管路断开，混凝土布料从模板中部集中分三层进行布料灌注，连续振捣成型(第二层浇筑至止水槽下部)，每层振捣时间不少于90s，并在振捣时观察混凝土接触处不再有喷射气体时再进行布料或停止振捣。振动时间控制为4～6分钟，不得漏振或过振，确保混凝土振捣密实；并在此过程中留置试块；混凝土通过搅拌机进行搅拌生产，生产完成的混凝土通过布料机灌注至模具。收面工位13，采用自动收边机进行管片外表面的收面，管片自动收边机由驱动机构、摆臂总成和浮动辊三大部分组成。驱动机构固定在夯实的地基上，驱动摆臂总成按照系统预设的角度进行左右摆动。摆臂总成内设滑道和顶升机构，滑道为浮动辊提供运动轨道，顶升机构用于管片模具驶出时将浮动辊举升至摆臂总成顶部，避免浮动辊与打开的管片上盖发生干涉。浮动辊在其自重和摆臂总成的共同约束下，紧贴管片模具上表面，在摆臂的推动下对管片表面进行收面；同时，浮动辊内部设有震动装置在抹平的同时附加一定的震动，有助于大颗粒的微降和管片表面水分的析出，以保证管片外表面的光滑；并将模具内的弯管固定芯拆除，拆除过程中防止坍孔，芯棒抽出时间应根据天气、温度、混凝土结硬程度的情况而定。当芯棒拔出后对芯棒进行清洗干净并涂上机油。
在另一可选实施例中，在养护区的蒸养通道有四条，四条蒸养通道并列分布于入模坑道6和出模坑道5之间，蒸养通道自入模坑道6至出模坑道5分别为预养区域1、升温区域2、恒温区域3和降温区域4，
在另一可选实施例中，模具自收面工位13进入养护区进行蒸汽养护，在养护区通过温度感应探头实现蒸养温度智能控制；预养区域1、升温区域2、恒温区域3和降温区域4的温度各不相同，在每个区域静停时间不少于2h；其中，预养区域1温度设置为25～35℃；升温区域2温度为45℃；恒温区域3为50℃；降温区不通蒸汽，以进行自然降温。
升温时速度不超过15℃/h，防止升温太快管片出现收缩裂纹，最高养护温度55℃，恒温3.5小时(恒温温度≯+60℃，相对湿度≮90％)，降温速度不超过15℃/h，并保证脱模时管片温度与外界温度差不大于20℃。在整个过程中做到每半小时查看温度控制表，发现温度偏差过大，应及时调节。蒸养控制系统根据蒸养流程对管片进行养护控制，温控区的数据实时发送到中央控制模块，中控室可以实时监测到现场蒸养温度，同时可设置蒸养线参数，采集、显示各蒸养区温度、各工位的管片编号，记录各管片蒸养数据。
在另一可选实施例中，流水作业线14为传送轨道，过液压装置作为驱动动力，平稳通过各工位，以此进行流水线化作业，提高自动化程度和生产效率。
在另一可选实施例中，在靠近临时降温区处设置水养池，管片脱模后标识信息，在临时降温区降温到管片与水养池内温差小于20℃，将管棚吊装至水养池进行养护，使管片完全浸泡在水里，水养池PH值为7～9。标识信息可以为二维码，记录水养池编号，根据管片水养特点，实现水养池水养温度、PH值数据采集，并把当前各水养池的数据实时发送到中央控制模块，中央控制模块可以实时监测到现场水养数据。管片水养完成并检验合格后，识别标识信息，选择对应的堆场区进行堆放，出厂时候扫描二维码确认出厂。
在另一可选实施例中，施工系统还包括：中央控制模块，具有显示屏，用于对施工系统的各项施工参数进行显示，主要监测模具在生产线各工位作业时间，在蒸养线各养护区间监测实时温度，在水养区各养护池监测温度、PH值。具有管片管理单元，可以对生产的管片及各工位作业时间的查询，可按照生产日期、模具、类型、方向、生产线、状态、工程名称、工区、型号、接触网、流水号、编码等对生产的管片进行组合查询条件。双击查询出来的某一管片，可显示该管片生产工序的作业信息；所有数据的传输、存储和动作的控制在中央控制模块进行集中控制，生产信息自动录入，内业记录自动生成，使管理效率得以提高。
工位模具扫描模块，在每个工位均设置工位模具扫描模块，工位模具扫描模块通讯连接中央控制模块，用于在流水线各工位进行模具RFID芯片的扫描识别，以查看各工位的模具信息；RFID芯片设置模具上，在通过中央控制模块可看到生产线各工位对应模具的RFID芯片编号、模具编号、模具名称及扫描时间。标准化的节点控制，多线段的流水工艺布置，分别采用RFID技术，可自动识别模具编码，将管片与模具数据传送到中控室服务器内，与工位流程信息结合体现在中控室系统软件中，缩短了流水线的布置长度，节约了基本建设规模。
蒸养控制模块，蒸养控制模块通讯连接中央控制模块，对养护区各区域蒸养温度进行监测和控制，通过温度传感器进行温度监测，并连接针对各个区域的蒸汽供应装置的电磁阀，以此根据实际温度进行蒸汽控制。
喷码模块，喷码模块设置于脱模工位，并通讯连接中央控制模块，用于向管片上喷涂标识信息；将喷码与管片的生产和全过程管理有机结合起来，组成管片信息管理喷码系统。在各工位，工位模具扫描模块接收到管片流水ID号，并将编号输出给喷号机，由人工操作自动在管片上喷号，喷码内容包括：管片编号的二维码、管片流水号、生产日期、管片型号等字符。
水养控制模块，喷码模块设置于水养池，并通讯连接中央控制模块，在管片入水前先识别标识信息，并记录水养池编号，进行水养池水养温度、PH值数据采集，并把当前各水养池的数据实时发送到中央控制模块。水养控制界面实时显示各水养池温度值和PH值，并可远程进行启动或停止水养控制，启动水养后界面会显示各水养池养护状态和电磁阀状态以及报警信息，并可显示各水养池的温度、PH值曲线。
在另一实施例中，施工系统还包括：堆场管理模块，喷码模块通讯连接中央控制模块，扫描管片上的标识信息，以选择堆场区进行堆放；可按日期段、堆场(工程、工区)、流水号、查询方式等条件查询正在堆场的管片信息：优选的，可根据产量和材料清单统计各种型号钢筋用量。视频监控模块，视频监控模块通讯连接中央控制模块，对施工现场进行视频监控；
称重模块，称重模块通讯连接中央控制模块，对进出场的运输车进行称重并记录，可按日期段、车号查询过磅详细数据。
搅拌记录模块，搅拌记录模块通讯连接中央控制模块，对搅拌站所生产的混凝土进行记录，将每个生产批次的混凝土与对应的管片进行关联。可按日期段、生产线、盘批次号查询搅拌详细数据。
中央控制模块为服务器，具有存储单元，以对各项施工数据进行储存。
进入养护区前对管片进行二次收水抹面，对管片的外弧面进行人工修补和光面，对混凝土表面进行处理，消除管片外弧面上的气孔、低端下堆缺陷，增加管片的抗渗性能,同时提高管片的外观质量。二次收水抹面需混凝土表面达到初凝状态，二次收面后仍有以上缺陷时需经第三次收面，第三次完成精抹光后，盖上薄膜，并将盖板合下用专用卡固定，等待进入蒸养窑养护。通过生产工艺自动化，有效减少了人工操作，劳动生产率得以提高，劳务用工节约30％，劳动强度大幅降低，形成稳定高效的生产能力。
在另一可选实施例中，通过在生产区内采用声屏障设置隔断，在混凝土浇筑工位路内加装了隔音房，噪音降低20％，控制在70分贝以内，实现绿色作业环境。
本发明适用于各种盾构衬砌管片批量化的生产，以及成批量的其它混凝土预制构件生产，采用RFID技术，模具经脱模、清模、涂抹脱模剂、钢筋笼吊装、预埋件安装、检查及浇筑等工位，进入蒸养室进行蒸汽养护，各工位数据的传输、存储在中央控制室内的服务器进行集中控制，同时实时监测生产工艺的各项技术参数，实现管片生产的智能化、信息化，全面提升管片的生产质量。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均在本发明待批权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种地铁盾构管片生产线信息化施工系统，其特征在于，所述施工系统包括流水作业线路，所述流水作业线设置于养护区的入模坑道和出模坑道之间，所述流水作业线包括多个施工工位，所述施工工位自出模坑道至入模坑道依次为：
开模工位，按照先侧模再端模的方式依次松开模具的模板；
脱模、清模工位，将管片从模板中吊出进行脱模，再将管片吊至车间内临时降温区存放；管片脱模完成后对模具进行清理，清理完成后在模板上涂刷脱模剂；
合模工位，按照先端模后侧模的方式进行模具组装；
模具检测工位，对模具进行检测，并对不符合尺寸要求的模具进行二次开模清理；
入模工位，将对应的钢筋骨架吊装放入模具内，并在模具的对应位置安装预埋件，预埋件安装牢固后合拢模板盖板；
浇注工位，待模具到位后，进行混凝土灌注，在灌注过程中启动气动振动器进行振捣；
收面工位，采用自动收边机进行管片外表面的收面；并进行模具内的弯管固定芯拆除。
2.根据权利要求1所述的地铁盾构管片生产线信息化施工系统，其特征在于，在所述养护区的蒸养通道有四条，四条所述蒸养通道并列分布于入模坑道和出模坑道之间，所述蒸养通道自入模坑道至出模坑道分别为预养区域、升温区域、恒温区域和降温区域。
3.根据权利要求2所述的地铁盾构管片生产线信息化施工系统，其特征在于，模具自收面工位进入养护区进行蒸汽养护，在养护区通过温度感应探头实现蒸养温度智能控制；
预养区域、升温区域、恒温区域和降温区域的温度各不相同，在每个区域静停时间不少于2h；其中，预养区域温度设置为25～35℃；升温区域温度温度设置为45℃；恒温区域温度设置为50℃；降温区不通蒸汽，以进行自然降温。
4.根据权利要求1所述的地铁盾构管片生产线信息化施工系统，其特征在于，流水作业线为传送轨道，过液压装置作为驱动动力，平稳通过各工位。
5.根据权利要求1所述的地铁盾构管片生产线信息化施工系统，其特征在于，管片脱模后喷涂标识信息，在临时降温区降温到管片与水养池内温差小于20，℃将管棚吊装至水养池进行养护，使管片完全浸泡在水里，水养池PH值为7～9。
6.根据权利要求5所述的地铁盾构管片生产线信息化施工系统，其特征在于，管片水养完成并检验合格后，识别标识信息并选择对应的堆场区进行堆放。
7.根据权利要求1所述的地铁盾构管片生产线信息化施工系统，其特征在于，所述施工系统还包括：
中央控制模块，具有显示屏，用于对施工系统的各项施工参数进行显示；
工位模具扫描模块，所述工位模具扫描模块通讯连接所述中央控制模块，用于在流水线各工位进行模具RFID芯片的扫描识别，以查看各工位的模具信息；
蒸养控制模块，所述蒸养控制模块通讯连接所述中央控制模块，对养护区各区域蒸养温度进行监测和控制；
喷码模块，所述喷码模块设置于脱模工位，并通讯连接所述中央控制模块，用于向管片上喷涂标识信息，
水养控制模块，所述喷码模块设置于水养池，并通讯连接所述中央控制模块，在管片入水前先识别标识信息，并记录水养池编号，进行水养池水养温度、PH值数据采集，并把当前各水养池的数据实时发送到中央控制模块。
8.根据权利要求7所述的地铁盾构管片生产线信息化施工系统，其特征在于，所述施工系统还包括：
堆场管理模块，所述喷码模块通讯连接所述中央控制模块，扫描管片上的标识信息，以选择堆场区进行堆放；
视频监控模块，所述视频监控模块通讯连接所述中央控制模块，对施工现场进行视频监控；
称重模块，所述称重模块通讯连接所述中央控制模块，对进出场的运输车进行称重并记录；
搅拌记录模块，所述搅拌记录模块通讯连接所述中央控制模块，对搅拌站所生产的混凝土进行记录，将每个生产批次的混凝土与对应的管片进行关联。
9.根据权利要求7所述的地铁盾构管片生产线信息化施工系统，其特征在于，所述中央控制模块为服务器，具有存储单元，以对各项施工数据进行储存。
10.根据权利要求1所述的地铁盾构管片生产线信息化施工系统，其特征在于，进入养护区前对管片进行二次收水抹面，对管片的外弧面进行人工修补和光面，对混凝土表面进行处理，消除管片外弧面上的气孔、低端下堆缺陷。
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