盾构管片生产管理系统应用研究

盾构管片生产管理系统应用研究

乔玉泽

中铁十二局集团第二工程有限公司

摘要：在预制构件生产行业引入RFID技术已经是大势所趋，针对管片生产信息追溯难，数据处理不及时、数据分析不足等问题，探索了管片RFID标签安装方式、RFID标签选型以及管片流水线数据采集方案，在此基础上开发了地铁盾构管片生产管理系统，实现了车间级实时动态管理以及关键生产数据分析，可以有效解决进度管理、堆存管理、质量管理等现实问题。

关键词：地铁管片;RFID标签安装;RFID标签选型;生产数据分析

引言

盾构管片的全称为盾构隧道预制混凝土衬砌管片。随着隧道施工技术不断发展，其施工质量大幅度提升，同时对盾构管片的精度、质量提出了更高的要求。就地铁盾构管片而言，其对管片钢筋笼的精度要求为5mm，对成形管片的精度要求为1mm，管片宽度误差不能超过0．5mm，从而大大增加了制作难度。因此，盾构管片的生产工艺需要不断改进，才能满足盾构管片制作对精度的需求。而盾构管片的生产涉及大小几十道工序，任何一道工序控制不当，都会影响管片的精度和施工质量。

1盾构管片制作精度要求

工程在施工中，对盾构管片的制作精度有严格要求，主要体现在以下几个方面：第一，单块盾构管片的宽度允许误差为±0.5mm；弧弦长度允许误差为±1.0mm；成环之后的外半径允许误差为0~+2mm；内半径的允许误差为±0.5mm；管厚度误差为-1~+3.0mm。第二，钢筋混凝土管片制作采用高精度钢模，其宽度和弧弦长的允许误差为±0.4mm，使用完成后要及时保养，每生产100环盾构管片，进行一次精度检验。第三，保证钢筋混凝土盾构管片的表面相对平整，无缺棱掉角。第四，单管片最大裂缝宽度的允许值为0.2mm。

2盾构管片生产管理系统应用研究

2.1功能实现

1)进度管理基于RFID芯片对管片每个生产环节进行数据采集，最终会形成管片的生产履历信息。对于进度管理，工作人员可以查询到当天的实际产量，以及每一环管片的详细生产信息，若发现实际产量与计划产量偏差较大，可以迅速组织现场进行整改，从而实现了进度的实时管控。2)堆存管理管片入池时，操作人员用手持PDA扫描待出池管片，在该界面选择正确的水养池编号，系统将自动记录管片的水养时间和水养区域。同理，管片由水养池转运到堆场也是采取相同的操作。3)质量管理对于质量检验，由质检员通过手持PDA扫描管片RFID芯片进行预埋件、钢筋笼等隐蔽工程验收，也可以使用手持PDA实时记录产线质量问题。对于质量隐患，当现场一线操作工人发现质量隐患，也可以通过PDA将信息及时上报给管理层。

2.2混凝土拌合物检验

（1）首次使用混凝土配合比时应进行开盘鉴定，其工作性满足设计配合比要求时方可投入生产。生产时应至少留置一组标准养护试件作为验证配合比的依据。（2）每次开班前均需要进行开盘检测，由此确保管片生产质量。（3）混凝土运输到现场时，现场质检员、实验员应严格检查混凝土的质量，不合格的混凝土严禁入模。混凝土浇筑入模时，砼坍落度控制≤70mm，并应注意控制浇捣的连续性和速度，防止坍落度损失而影响浇捣质量。

2.3管片钢筋笼的精度控制

先对钢筋笼进行全面检查，确保其型号和规格符合设计要求。用钢卷尺进行测量，按日生产量的3%进行抽检，每日抽检不小于3件，每件抽验4点。在钢筋骨架入模前，要进行对位校正操作，轻吊轻放，避免发生碰撞损坏钢筋骨架。所有预埋件按照设计要求准确安装并固定，防止振捣时移位、脱落。由专人安装预埋件，不得漏装。钢筋胎模采用钢模形式，精度高。端头固定挡板，以充分保证钢筋骨架两端面在同一直线，并确保钢筋骨架入模后的保护层均匀。在焊接钢筋骨架时，要采用二氧化碳气体保护焊，在符合设计要求的胎模上制作。焊缝严禁发生咬肉、假焊、夹渣等质量通病，同时焊缝的长度、宽度、高度等都要满足设计标准。

2.4管片抗拔试验

试验时管片应平稳放置在试验台上，并将拉力螺旋杆旋入灌浆孔，随后安装测力传感器，由此展开加载测试。遵循分级加载的原则，以短期荷载检验值为参考，当实际荷载值＜该值，此时单级荷载应为该值的20%；反之，单级荷载应为该值的10%；若二者的荷载值相接近，此时应将恒载时间控制在3min及其以上。确定不同的抗拔力，由此分别对灌浆孔的螺栓位移量展开测定，同时做好记录。当位移出现急剧增加且传感器所测出的数值并未发生改变时，此时螺栓周围混凝土遭到破坏时的荷载便是抗拔力极限值。

2.5混凝土施工质量控制措施

在混凝土浇筑之前，需要对各种原材料进行全面系统的检查，保证都达到设计要求之后，才能进行配比试验。外加剂要检测溶液是否搅拌均匀，在冬季施工时要检测外加剂是否存在结晶，有结晶严禁使用。此外，在盾构管片生产中应按照不同季节配制基准配合比，配合比由具有相应资质的检测机构出具，并和混凝土配料单及打印记录相互对应，按照砂石的含水率将基准配合比调整为生产配合比。在混凝土配制中，每盘投料量不应大于搅拌机的额定投料量，最小投料量不应小于额定投料量的40%，每盘混凝土的搅拌时间不应小于120s。原材料添加时称量误差也要严格控制，比如：水泥、水、外加剂的称量误差为±1%，砂、石的称量误差为±2%。每次混凝土配制的前三盘都要进行坍落度检测，此后每10盘进行一次检测。每2000m2混凝土要进行一次氯离子检测，以便及时掌控混凝土的耐久性。在混凝土浇筑时采用专业的振捣台进行振捣，每块盾构管片的振捣时间要控制在4~6min，具体时间按照混凝土的坍落度而定，保证振捣的密实性，振捣结束的标志为：混凝土表面不再冒泡和泛浆为止。同时,要严格控制水灰比，降低收水的时间，提升表面的光洁度，避免发生收缩裂缝，保证外观质量。

2.6蒸汽养护

对已完成浇筑的混凝土进行观察，当其表现出初凝状态后，则需要进行养护处理。基于事先预埋的出坑通道，管片模具可以进入蒸养室并对混凝土结构进行养护。在养护过程中应注意：（1）升温时间应在1~2h内，不可出现过度升温的情况，否则混凝土会急剧膨胀并对内部结构造成损伤，通常每小时升温以15℃内为宜；（2）工程对恒温时间提出了要求，宜控制在1.5h左右，在进行蒸汽养护时温度宜控制在50℃左右。（3）降温时间控制在1h以上，未到规定降温时间禁止脱模。

结语

本文以地铁管片为研究对象，探讨了RFID技术应用于地铁管片自动化流水线生产管理的技术路线，阐述了RFID芯片安装选型研究以及自动采集方案研究，结合具体的生产业务，如质量管理、库存管理等论述了信息化系统在生产管理中的作用，最后以质量分析为例探索了数据分析对于生产管理提升的潜在价值。由于篇幅所限，本文仅探讨了RFID在生产管理中的应用，并未涉及在施工现场以及后期管养中的应用，该功能有待进一步开发。

参考文献

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