小型混凝土预制构件标准化生产施工工法.pdf

1、1 小型混凝土预制构件标准化生产施工工法小型混凝土预制构件标准化生产施工工法 1 前言前言 小型混凝土预制构件是道路、桥梁、隧道及房建设施的附属部分，如边沟盖板、电缆沟盖板、路边石、拦水带、角板、六角块护坡等。随着我国交通事业的飞速发展，小型混凝土预制构件作为公路、铁路以及房建等建设项目的画龙点睛之笔，在施工过程中受到重视，与此同时，各地区一系列关于小型混凝土预制构件标准化施工指导意见的出台，对小型混凝土预制构件的内在和外观质量也提出了较高的要求。以往采用定型钢模或木模在施工现场就地浇筑，使用强制式混凝土搅拌机现场搅拌混凝土，手提式振捣棒进行振捣的施工方法已不能满足工程建设标准要求。中交第二航

2、务工程局有限公司依托贵州境内惠水至罗甸高速公路第 2+3 合同段、凯里至羊甲高速公路第 KLM2 合同段和三穗至黎平高速公路第 15 合同段等工程的施工，形成了小型混凝土预制构件标准化生产施工工法。2015 年 3 月 18 日，一种小型预制构件钢筋定位卡具 获得实用新型专利（ZL 2014 2 0602142.0）；2015 年 12 月 30 日该工法关键技术在中国公路建设行业协会组织的成果鉴定会上顺利通过，达到国内领先水平并被推荐为科技创新成果三等奖；2016 年 3 月 9 日，本工法评选为 2015 年度中交第二航务工程局有限公司企业工法。2 工法特点工法特点 2.0.1 预制场按照

3、 7 个功能分区集约化合理布置，使一条标准化生产线预制场规模达到最小化，占地仅为 3750m2。2.0.2 各生产环节连接有序，施工流程规范、标准，产品质量稳定。2.0.3 通过由搅拌系统、传输系统、放料系统及振捣系统四部分组成生产线，以及自动喷淋系统等设备的应用，实现生产机械自动化，生产效率 60 件/小时。2.0.4 通过定型胎膜、专业卡具的应用实现钢筋骨架制、安“0”误差。2 2.0.5 通过高强度聚丙乙烯模具的应用实现产品外观平整、光滑、亮泽。3 适用范围适用范围 本工法适用于公路、铁路及建筑行业的小型混凝土预制构件施工。4 工艺原理工艺原理 根据小型混凝土预制构件生产工艺，合理进行标

4、准化预制场规划布置，根据实际生产进度要求，进行调整。制定标准、规范的生产流程，并根据生产流程进行设备、人员、材料的合理化配置。钢筋骨架采用定型胎膜和专业卡具的运用保证钢筋骨架制、安“0”误差，模板系统采用定型高强度聚丙乙烯模具，摆放至浇筑生产线进行布料、振捣、抹平，然后由叉车运输至喷淋养护区养护，待强度达到要求后脱模转至存储区，捆绑成垛待用。5 施工工艺流程及操作要点施工工艺流程及操作要点 5.1 施工工艺流程 施工工艺流程图见图图 5.1-1。图图 5.1-1 施工工艺流程图施工工艺流程图 5.2 操作要点 5.2.1 预制场选址、总体布置及功能区具体布置 1、预制场选址原则 预制场规划、建

5、设混凝土浇筑模具安装抽样试件制作喷涂脱模剂脱模、养护洒水养护成品堆码存放钢筋骨架加工清洗模具试件养护试件强度85%钢筋骨架安装混凝土生产3 1）尽量利用施工红线内区域，优先选择服务区、停车区等宽阔场地，以节约征地费用及利于环保。2）尽量与既有公路或施工便道相连，方便电力、通讯设施引入，利于材料和成品运输，以降低电力、通讯设施费用和运输成本。3）尽量选在安装范围内中间区域，以提高构件安装进度。2、预制场总体布置 在保证预制构件日生产量（8 小时）480 件的情况下，预制场最优面积为 15025=3750m2。按功能分区可分为 7 大功能区：混凝土搅拌区、砂石料存放区、模具清理区、钢筋加工区、构件

6、生产区、构件养护区、成品堆放区。以搅拌站和生产线为中心，除成品堆放区外其余功能区位于其周边，以保证施工高效。总平面布置图见图图 5.2.1-1。666052701220700115025001100615785成品堆放区养护区钢筋加工区构件生产区模具清洗区砼生产区砂石料存放区图图 5.2.1-1 预制场总平面布置图（单位：预制场总平面布置图（单位：cm）1）场内地基需碾压平整，并根据地基承载力和各区域通行车辆最大载重确定硬化厚度。2）排水坡根据场地地形进行设计，坡度不小于 0.5%，四周设置排水沟根据现场情况选择明沟和暗沟，场地外侧设置污水过滤池，污水通过过滤后用于成品养护。3）设备根据构件数

7、量、工期要求及预制构件安装效率进行选型。3、各功能区具体布置 1）混凝土搅拌区混凝土搅拌区主要由 6 部份组成，包括搅拌主机、物料称量系统、物料输送系统、物料贮存系统、控制系统和附属设施等组成。各设备根据施工效率及工期要求进行选型，然后根据选定设备的占地面积确定搅拌区占地面积。混凝土搅拌区平面布置图见图图 5.2.1-2。4 操作室储水池一级沉淀池二级沉淀池三级沉淀池外加剂存放区储料罐料斗100150150150150300950150输送带计量及搅拌间1400700图图 5.2.1-2 混凝土搅拌区平面布置图（单位：混凝土搅拌区平面布置图（单位：cm）2）砂石料存放区砂石料存放区按照配合比及

8、施工进度要求确定料仓数量及容积大小。为防止料仓串料，料仓中间设高度为 2m 的砖砌隔墙；为了保证雨天方便施工，各料仓需设置雨棚，雨棚高度不小于 6m。砂石料存放区平面布置图见图图 5.2.1-3。600550450450400400300300料仓6料仓5料仓4料仓3料仓2料仓1车辆通道250011505050料仓隔墙图图 5.2.1-3 砂石料存放区平面布置图（单位：砂石料存放区平面布置图（单位：cm）3）模具清理区按照模具清洗要求依次设置稀盐酸浸泡池、淘洗池、清水池和晾晒区，各水池容积根据模具数量确定。为减少占地、便于存取及保证模具不变形，晾干后的模具按每垛 10 件堆放于构件生产区一侧附

9、近。模具清理区平面布置图见图图 5.2.1-4。5 模具清理区盐酸浸泡池清洗池透水池模具已检区模具待检区操作平台排水盖板沟303413503002003601552403030230960排水盖板沟排水盖板沟7851220图图 5.2.1-4 模具清理区平面布置图（单位：模具清理区平面布置图（单位：cm）4）钢筋加工区为便于构件生产期间钢筋骨架及时安装，减少倒运，钢筋加工区布置于构件生产区附近。钢筋加工区按要求分为原材料存放区、下料区、制作区及半成品堆放区，各区间大小及位置根据生产要求确定。钢筋加工区平面布置图见图图 5.2.1-5。门机轨道门机轨道钢筋原材料钢筋原材料下料区成品加工区成品堆放

10、区半成品堆放区过道3004203009008020020020040300803003004201920钢筋支垫墩钢筋支垫墩图图 5.2.1-5 钢筋加工厂平面布置图（单位：钢筋加工厂平面布置图（单位：cm）5）构件生产区构件生产区与混凝土搅拌区构成了预制场的核心，处于预制场的中心位置，其场地规模根据生产线要求设置，保证满足最大生产率。构件生产区与混凝土搅拌区6 相辅相成，相互影响。构件生产区平面布置见图图 5.2.1-6。振动平台操作室钢筋网片安装区辊道生产线钢筋网片安装区产品转换平台122030030285615排水盖板沟排水盖板沟排水盖板沟排水盖板沟595595图图 5.2.1-6 构件

11、生产区平面布置图（单位：构件生产区平面布置图（单位：cm）6）构件养护区为了保证小型构件施工连续，流水作业，需保证养护区面积与生产养护期产能相匹配，养护区容量需大于一个养护期内产品生产量。预制构件采用自动喷淋养护，为节约用水，采用过滤循环水养护，养护区周围设置盖板沟，通过盖板沟与污水池联通形成循环系统。清水箱安装 1 台自控管道泵，盖板沟内布置内径为50mmPPR 主管联通，与支管联接处分设加压泵及控制阀，构成外围供水系统。养护区距地面 3m 悬挂内径25mmPPR 支管联通，按照 2m 间距安装农用喷雾三喷嘴，作为喷淋装置。构件养护区平面布置见图 5.2.1-7。过道301800301560

12、3018005030755305660 30 690 30 排水盖板沟图图 5.2.1-7 构件养护区平面布置图（单位：构件养护区平面布置图（单位：cm）7）成品存放区存放区面积根据安装及生产效率确定，且要保证成品至少有 7 天的施工养护期，场内道路要方便构件成品堆垛搬运。构件堆放区平面布置见图图 5.2.1-8。7 成品堆放区过 道过道30138030575530306150480图图 5.2.1-8 构件堆放区平面布置图（单位：构件堆放区平面布置图（单位：cm）5.2.2 模具安装 1、模具制作 根据图纸要求的尺寸挑选专业性强且有制作该类模具经验的生产厂家制作相应的定型塑料模具。模具应具有

13、足够的强度、刚度，并方便拆卸，以提高周转效率。2、模具清理 首先采用 10%15%盐酸溶液浸泡，然后在淘洗池进行清洗，人工用铁抹子铲除粘在模具上的剩余杂物，最后放入清水池淋透一遍，最后在存放区摆放整齐晾干备用。3、模具喷涂脱模剂 准备浇筑混凝土的模具擦拭干净后，喷涂脱模剂，喷涂后采用毛刷对模具内壁反复刷滚，保证脱模剂涂刷均匀。涂刷好的模具并排摆放到混凝土振捣平台上，等待安装钢筋骨架。5.2.3 钢筋骨架加工及安装 1、钢筋下料 1）钢筋下料前认真核对施工设计图并制作钢筋大样图。2）根据钢筋大样图、钢筋半成品规格、数量及工艺要求做好钢筋配料单，并据此下料加工。2、钢筋成型 1）按生产需要将下好料

14、的钢筋进行加工。2）加工好的钢筋半成品或成品按不同的规格进行标识后分别摆放整齐。3、钢筋骨架绑扎 8 1）钢筋骨架胎模制作按钢筋骨架的规格尺寸和间距，用 5 号角钢纵向、横向各设两道，并开设 U 形槽口焊接固定在脚手管搭设的台座上，钢筋骨架胎膜见图图 5.2.3-1。9100860立柱6.5圆钢管平台支撑梁U型卡槽800加劲板加劲板加劲撑5050550505505053603030930U型卡槽图图 5.2.3-1 钢筋骨架胎膜立面及平面布置图钢筋骨架胎膜立面及平面布置图 2）钢筋骨架成型根据构件的型号将检验合格的钢筋半成品沿着胎模纵横向 U 型槽口均匀摆放，人工点焊（焊接后需敲除焊渣检查焊接

15、质量）或扎丝绑扎钢筋纵横向交接点，钢筋骨架验收合格后摆放至成品堆放区。4、钢筋骨架安装固定 作业人员将验收合格的钢筋骨架通过专用卡具固定于混凝土振捣平台上模具内，保证混凝土浇筑过程中不偏移、不上浮下沉。混凝土浇筑结束后取出专用卡具并清理干净，重复使用，钢筋骨架固定专用卡具示意图见图图 5.2.3-2。手柄吊杆10横杆16模具外边框纵向钢筋16横向钢筋12U型卡槽手柄手柄横杆16U型卡槽模具外边框吊杆10模具外边框吊杆10手柄图图 5.2.3-2 钢筋骨架固定专用卡具正面及侧面示意图钢筋骨架固定专用卡具正面及侧面示意图 5.2.4 混凝土浇筑 1、配合比确定 试验室根据相关规范要求，科学、规范的

16、操作方法反复试配小型混凝土预制构件的配合比，尽可能达到材料优化，易配置，混凝土性能稳定，强度高的要求。2、混凝土浇筑 9 混凝土浇筑生产线主要由搅拌系统、传输系统、放料系统及振捣系统四部分组成。混凝土料拌好后专用料斗接料，通过传输系统将料斗送至振捣平台，打开料斗阀，料均匀落入振捣台上的模具内，开启振捣器振捣，振捣结束后再通过传输系统将混凝土送至流水线端头，叉车直接将混凝土运送到养护区养护，混凝土生产线见图图 5.2.4-1。图图 5.2.4-1 混凝土生产线混凝土生产线 3、混凝土振捣 钢筋骨架于模具内固定符合要求后，先向模具内添加 1/3 的混凝土，利用延时继电功能振动台振动 30s，再添加

17、混凝土至设计量后振动 45s。混凝土振捣期间，作业人员要认真观察模具内混凝土气泡变化情况，直至气泡散尽、混凝土停止下沉、表面呈现平坦、泛浆。4、收面 叉车将浇筑好的混凝土从流水线运至养护区，人工用铁抹子对其表面轻搓轻压，保证混凝土表面更加密实，压光时及时清理干净模具顶沿浮浆。5、混凝土养护 养护采用自动喷淋系统。由养护区、循环水池、潜水泵及自动控制器组成，整个流水形成闭合循环系统。喷淋系统采用在养护区内离地面高度 3m 处，每间隔 2m 纵向布设喷淋管道（管道采用镀锌钢管），每道喷淋管上按 1.5m 等间距安装农用喷雾三喷嘴，利用全天候10 电子延时继电器控制柜作为中枢控制系统，由现场技术人员

18、预先设置好喷淋时间和间隔时间，实现小型混凝土构件养护区喷淋系统自动运行养护。喷淋时间根据天气情况分白天和夜间两种控制时间：白天采用每间隔 30 分钟喷淋 5 分钟水；夜间采用每间隔 1 小时喷淋 5 分钟水。6、脱模 将浇筑好的混凝土构件放置在养护区内，强度达到拆模要求时方可开始脱模。将未脱模的预制构件翻转过来，正下方放置 1-2cm 厚的泡沫支垫，防止构件直接脱落在水泥地面上碰撞损伤。按预制块形状制作脱模卡具，卡具的大小和模具的边棱尺寸一样，可使未脱模的预制块和模具一起放置在卡具上，人工将卡具连同预制模具一块端起，在地面轻轻一磕，构件将脱落在泡沫垫片上。将脱模后的构件单层摆放整齐，继续进行养

19、护至期满。7、成品堆放 混凝土达到设计强度后，构件从养护区搬运至成品存放区打包堆放。堆放时上下层之间采用 2cm 以上泡沫垫支垫，每块构件上平面四个角用专用聚丙乙烯套包裹，最下层板采用托盘托底对齐堆放，每件成品堆垛小型混凝土构件数不应多于 6 块，成品标准化堆码示意图见图图 5.2.4-2。图图 5.2.4-2 成品标准化堆码示意图成品标准化堆码示意图 6 6 材料与设备材料与设备 本工法所需要的材料见表表 6-16-1，所采用的机具见表表 6-26-2。11 表表 6-16-1 材料用量表材料用量表 序号 材料名称 规格 单位 数量 用途 备注 1 聚丙乙烯模具 根据实际尺寸选定 套 480

20、 混凝土浇筑模板 480 块/天 2 螺纹钢筋 16 根 1920 定位卡具横杆及手柄 480 套卡具 3 光圆钢筋 10 根 1920 定位卡具吊杆 480 套卡具 4 光圆钢筋 8 套 1920 定位卡具 U 型卡槽 480 套卡具 表表 6-26-2 机械设备表机械设备表 序号 设备名称 设备型号 单位 数量 用途 备注 1 交流电焊机 BX-400 台 3 钢筋焊接 2 调直切断机 GT5-10 台 1 钢筋加工 3 叉车 5t 台 1 构件转运 4 双轴式拌和机 JS500 台 1 混凝土搅拌 5 三仓配料机 LCS1200 台 1 混凝土搅拌供料 6 辊道生产线 套 1 混凝土浇筑

21、、运输 7 装载机 LW160K 台 1 上料 8 振动器 2.2KW 台 1 振动平台 9 养护系统 套 1 构件养护 7 7 质量控制质量控制 7.1 工程质量控制标准 工程施工质量按公路桥涵施工技术规范（JTG/TF 50-2011）和公路工程质量检验评定标准（JTG F80/1-2004）执行。1、钢筋控制标准见表表 7.1-17.1-1。表表 7.1-17.1-1 焊接钢筋网质量标准焊接钢筋网质量标准 项次 检查项目 规定值或允许偏差（mm）检查方法和频率 备注 1 受力钢筋间距 10 尺量：按网片总数 30%抽查，每块检查 2 个断面 2 钢筋骨架长 10 3 钢筋骨架宽 5 尺量

22、：按网片总数 30%抽查 4 保护层厚度 3 尺量：按网片总数 30%抽查，每块沿模具周边检查 8 处 12 2、预制小型混凝土构件控制标准见表表 7.1-27.1-2。表表 7.1-27.1-2 小型混凝土构件预制允许偏差小型混凝土构件预制允许偏差 项次检查项目规定值或允许偏差检查方法和频率备注1 混凝土强度（MPa）在合格标准内按附录 D 检查2 高度（mm）+10，-03 宽度（mm）10 尺量：抽查 30，每块检查 3 个断面4 长度（mm）+20，-10尺量：抽查 30，每块检查两侧7.2 质量保证措施 1、建立健全质量管理体系 1）建立以项目总工为主导的技术质量管理网络，形成系统的

23、技术管理体系和质量保证体系。2）分解施工质量控制目标，确定工程质量控制要点，落实质量控制措施。3）严格三级技术交底制度，特别是对具体作业人员的交底要全覆盖，确保每一位作业人员做到技术要求清晰、责任明确。2、严把钢筋材料采购、进场、使用检查关。进入工地的钢筋按不同等级、牌号、规格及生产厂家分批验收，分别堆存，不得混杂，钢筋堆置在离地面 30cm 高的钢筋棚内。检查出厂日期和出厂合格证书，待送检报告出来后方可使用。3、采用胎模制作钢筋骨架，确保钢筋骨架加工尺寸、钢筋间距的精确度。4、选用高强度聚丙乙烯定型模具，该模具具有规格统一、无接缝、整体性好、质量轻、棱角处均作了圆角处理增加了边角的强度等优点

24、，同时，壁厚为 4.5mm，使模具刚度得以保证，方便周转。5、混凝土拌和用水经试验达到要求后方可使用，砂石料、水泥的相关指标均符合公路桥涵施工技术规范（JTG/T F50-2011）有关规定。6、混凝土质量的控制严格按混凝土施工配合比拌制混凝土，在浇筑过程全程监控，防止欠振，漏振和过振现象的发生。7、养护采用自动喷淋系统保证了小型混凝土构件表面湿润，确保了小型混凝土构 件 的 质 量，防 止 小 型 混 凝 土 构 件 表 面 产 生 收 缩 裂 缝。13 8 8 安全措施安全措施 8.0.1 施工中做好班前安全技术交底工作。8.0.2 进入场区必须戴安全帽，遵守其安全规定和有关安全操作规程。

25、8.0.3 岗位分工明确，各种机械的使用必须由专人操作，且持证上岗。各种施工机械未经施工负责人批准，不得驶出施工区。8.0.4 各种机电设备使用前必须进行全面检查,只有检查合格后才能起动,调试正常后才能正常工作,必须具有可靠的防护和接地装置。8.0.5 施工场区临时用电严格执行施工现场临时用电安全技术规范的有关规定。8.0.6 钢筋制作场地等应设置安全操作规程标识、标牌。8.0.7 夜间施工要有充足的照明,大风及雷雨天气应停止施工作业。8.0.8 做好机具、设备的日常维修保养，严禁各种机械超负荷运转或带病作业。8.0.9 叉车倒运构件时，构件严禁堆码过高。9 9 环保措施环保措施 9.0.1

26、对施工场地进行合理布局，对施工范围进行封闭管理，树立明显的标识、警示标志。9.0.2 对环境会造成污染的设备燃油、废机油按照相关规章制度进行处理。9.0.3 施工现场、生活区合理设置污水收集管沟、池，防止污水满溢，并运输或排放到指定区域，严禁排放到运河或其他受控区域。9.0.4 场内的便道进行硬化处理，干燥天气对道路进行洒水防止扬尘。9.0.5 每台班实行定量混凝土浇筑，减少混凝土浪费。9.0.6 施工现场实行人离机停，除了照明外，下班后现场的设备必须关闭、熄火。1010 资源节约资源节约 10.0.1 小型混凝土构件预制标准化施工采用分片区管理，根据施工进度、使用功能合理划分各片区的面积及位

27、置，最大限度节约场地。10.0.2 严格执行按钢筋加工大样图合理配料，降低钢筋损耗。10.0.3 自动喷淋系统养护可实时控制养护用水量，节约用水。14 10.0.4 混凝土浇筑期间按每次用量配料搅拌，避免混凝土浪费。10.0.5 定期按要求校核自动搅拌系统，准确计量混凝土原材料用量，减少混凝土原材料浪费。1111 效益分析效益分析 1、工期效益 1）采用工厂化集中预制，减小了下雨等天气变化对正常预制的影响，有力保证了施工进度。2）通过设置独立的预制场，降低了现场其它单元施工滞后对预制构件生产产生的影响，确保了工程总体进度。3）通过实施标准化的作业形式，固化作业流程及作业要点，提高了抵抗人员流动

28、等因素所导致的生产混乱、甚至停止的能力。4）单条生产线效率达到 60 件/小时，是传统施工方法 20 件/小时的 3 倍。2、经济效益 以下工程通过小型混凝土预制构件标准化生产施工工法的应用，均创造了了较大经济效益，具体如下：1）惠罗高速公路项目第 2+3 合同段施工起讫里程 K18+500K45+603.195，共需生产小型混凝土预制构件 51134 件。采用标准化施工技术生产与传统胎膜法生产相比，节约经济费用 34.06 万元。2）凯里至羊甲高速公路 KLM2 合同段施工起迄里程 K23+246K57+320，共需生产小型混凝土预制构件 537795 件。采用标准化施工技术生产与传统胎膜法

29、生产相比，节约经济费用 169.42 万元。3）三穗至黎平高速公路 15 合同段施工起迄里程 K112+100K121+300，共需生产小型混凝土预制构件 80000 件。采用标准化施工技术生产与传统胎膜法生产相比，节约经济费用 41.67 万元。3、社会效益 1）本工法适用性广，对于公路、铁路及建筑等行业的小型混凝土预制构件均可参考应用。2）本工法机械化程度高，操作简便，工序简单，可操作性强，保证了小型混凝土构件的施工质量，实现其“內实外光”的整体质量要求。15 3）本工法提高了工程质量，提升了施工水平，加快了施工进度，节省了人工、降低了劳动强度和提高了施工效率，值得推广应用。1212 应用

30、实例应用实例 1）惠水至罗甸高速公路第 2+3 合同段 该工程起点里程为 K18+500，终点里程为 K45+603.195，全长 27.113km。预制场地设置于断杉互通收费站，小型混凝土构件场长 100m，宽 40m，占地面积4000m2。小型混凝土构件结构形式主要有边沟盖板、隧道电缆槽盖板，预制数量共计 51134 块。2）凯里至羊甲高速公路 KLM2 合同段 该工程起点里程为 K23+246，终点里程为 K57+320，全长 32.6Km。预制场地设置于 K45+500 段，小型混凝土构件场长 150m，宽 40m，占地面积 6000m2。小型混凝土构件结构形式主要为主线路缘石、主线路肩块、匝道路肩板、超高段排水沟盖板，预制数量共计 537795 块。3）三穗至黎平高速公路第 15 合同段 该工程起点里程为 K112+100，终点里程为 K121+300，全长 9.2Km。预制场地设置于新化收费站 A 匝道 AK0+200-AK0+320 段，小型混凝土构件场长 140m，宽30m，占地面积 4200m2。小型混凝土构件结构形式主要为路基边沟盖板，预制数量共计 80000 块。图图 12-1 惠罗高速第惠罗高速第 2+3 合同段小型构件成品展示台合同段小型构件成品展示台