疊合板智能化生產線預制技術應用研究

王志強 （安徽水利開發有限公司，安徽 蚌埠 233000）

1 引言

目前，在裝配式建筑工程中，疊合板因易于標準化生產、現場模板和支撐費用低、施工速度快等優點，得到廣泛的應用。傳統疊合板生產，疊合板模具標準化不足，模具開模、替換維修成本高，施工過程自動化程度不高，仍需要大量人工作業。僅僅是把施工現場的混凝土澆筑工作轉移到了車間生產，沒有充分發揮建筑工業化的技術優勢和規模效應。疊合板預制生產迫切需要向自動化、智能化生產轉變[1]。

姜魏等[2-3]、于文洪等[4]對疊合板智能化生產進行了探究，介紹了疊合板生產線智能布料和振搗系統、中央控制系統和蒸汽養護系統等自動化設備，沒有形成整套智能化生產流水線，僅對部分自動化設備進行介紹。

因此，投資建設的嘉和工業綠色建筑產業園，建造PC 智能化生產車間，配備全套智能化生產設備，應用PC智慧工廠管理系統，實現生產車間設備多機協調聯動、疊合板生產全流程管控，優化運行數據及生產過程，并具備故障信息的檢測、傳輸、分析、排除等功能，實現疊合板生產的智能化、信息化。

2 疊合板智能化生產線預制技術優勢

2.1 提高生產管理效率

應用裝配式智能建造PC 智慧工廠管理系統，集成信息化、數字化、BIM 和物聯網技術，打通裝配式項目的設計、生產、物流等環節，實現多部門全流程的高效協同和生產可視化管理，有效提高公司生產管理效率、降低生產成本。

2.2 大幅減少人工成本

采用全套數字化、智能化疊合板生產設備，實現疊合板生產線生產流水化、生產操作數字化。其自動化、智能化程度明顯提升，大幅減少人工成本，解放生產力，提高疊合生產板精度和質量，實現疊合板生產的降本增效。

2.3 降低模具攤銷成本

采用模數標準化組合式模具，縮短模具加工時間、縮短總工期、降低勞動強度、消除安全隱患、提高生產效率。組合式模具標準化、通用化程度明顯提升，模具周轉率提高、攤銷成本降低、模具綜合使用成本降低，充分發揮裝配式建筑的技術優勢。

2.4 降本增效，綠色環保

通過智能化系統和設備對生產各環節精細化控制，提高砂、石原材料使用效率，減少中間生產環節的浪費。模數標準化組合式模具，節約鋼材，運用智能化廢水、廢料回收系統，對構件沖洗的廢水、廢渣重新回收利用，提高車間生產環境質量，實現降本增效、綠色環保的目標。

3 疊合板智能化生產線預制技術工藝流程及操作要點

3.1 施工工藝流程

疊合板智能化生產線預制施工工藝流程如圖1所示。

圖1 施工工藝流程圖

3.2 操作要點

3.2.1 施工準備

3.2.1.1 圖紙深化拆分設計

運用PC 智慧工廠管理系統（圖2）設計模塊中的BIMBase 軟件對圖紙進行BIM 三維建模，通過三維模型對疊合板拆分方案、鋼筋和預埋件定位進行優化設計，避免管線碰撞，并考慮建筑、結構、生產、運輸、吊裝、施工等各環節的綜合影響。拆分方案應滿足規范、標準、設計等要求，同時便于生產與安裝、提高臺班工作效率、降低開模和生產成本等。將已簽認的圖紙輸入PC 智慧工廠管理系統，以智能化系統對生產全過程進行管控。深化設計人員應在生產前對疊合板施工預留和預埋進行圖紙交底。管理系統從構件圖紙深化設計開始，建立構件編碼體系，通過二維碼對構件全生命周期進行管理。系統根據疊合板生產順序，通過配套的二維碼打印設備，依次打印各疊合板二維碼。

圖2 PC智慧工廠管理系統中央控制室

3.2.1.2 模數標準化組合模具設計、加工

①模數標準化組合模具設計

模數標準化組合模具分上下兩層，下層底模標準節和非標準節組合通過螺栓相互連接，標準節為標準尺寸鋼側模，非標準節為小于標準尺寸鋼側模，非標準節需根據疊合板具體尺寸定制。模具下層為多節標準節和兩端非標準節組合，上部為通用一體側模。

②模數標準化組合模具加工

模具制作人員按照模具設計方案，利用光纖激光切割機下料（圖3）。焊接完成后，先進行模具預拼裝，重點檢查模具的尺寸及各面的垂直度和平整度，其質量應滿足設計和規范要求。

圖3 激光切割機模具自動下料、加工

3.2.2 流水線自動劃線布模

疊合板智能化生產設備與PC 智慧工廠管理系統相互連接，實現通過PC智慧工廠管理系統對疊合板生產過程的組織管理狀態進行監控。通過該系統協調自動化流水線各設備的工作。按照生產計劃數據及工序周期，系統實時下達每日生產指令至疊合板生產線，實現模臺優化布置。通過智慧工廠管理系統控制模臺清掃機，實現模臺自動化快速清理。運用自動布模機械手進行劃線、布模。按要求依次對標準節和非標準節進行拼裝，模具拼接處應拼接嚴密，以免漏漿。

3.2.3 鋼筋數控化加工

管理系統根據錄入的圖紙和數據對材料庫存進行智能化管理，鋼筋庫存不足預定值時將自動報警并生成材料需用量計劃表，提前進行鋼筋材料的采購計劃申報。根據系統生成的鋼筋加工日計劃表，將待加工的鋼筋網片和桁架圖紙輸入數控鋼筋桁架機、鋼筋柔性網片點焊機、數控鋼筋調直切斷機等智能化設備，進行大批量鋼筋網片和桁架加工，無需人工干預（圖4、圖5）。每班前先復核鋼筋網片和桁架筋的尺寸、間距和鋼筋直徑，再大批量進行生產作業。

圖4 鋼筋數控化下料

圖5 鋼筋網片自動焊接（一）

3.2.4 鋼筋入模、預埋件安裝

鋼筋入模前應將模具涂刷脫模劑和漏骨料，將檢驗合格后的鋼筋網片和鋼筋桁架通過轉移車轉移至組模工位，利用行車將其吊運至已檢驗合格的模具內，并進行鋼筋安裝綁扎。按照深化圖紙預埋并固定各類埋件、水電線盒、線箱等，控制好預埋件的位置及標高。線盒應固定牢固，內部應填入海綿，避免線盒堵塞、凹入板面過深、線盒歪斜偏位等情況。

3.2.5 混凝土自動布料

3.2.5.1 混凝土自動配料、生產

混凝土攪拌站配置雙120 攪拌站，搭載雙列軌道向兩側生產線輸送混凝土，提高輸送效率、保障生產延續。骨料配送采用自動化上料和卸料，減少人工、提高效率，同時采用砂石分離、三級沉淀等技術對砂石、漿水等二次回收利用，實現混凝土生產、輸送環節的“綠色、環保、零排放”。管理系統對攪拌站進行智能化控制，通過系統獲取生產訂單，實時監控攪拌站的生產進度，保證混凝土供應量與生產線需求相匹配，杜絕廢料出現。

3.2.5.2 魚雷罐混凝土輸送擺渡系統

魚雷罐混凝土輸送擺渡設備（圖6）通過智慧工廠管理系統中央控制室控制，實現與攪拌站、布料機的無縫對接。系統采用伺服電機驅動，定位精確，全程全自動控制、自動調配，且魚雷罐行進時通過中央控制室實時監測，保證其流暢運行。

圖6 魚雷罐混凝土擺渡系統

3.2.5.3 混凝土自動布料

智能化混凝土布料機進行混凝土布料（圖7）。根據CAD 圖紙實現系統自動控制布料機進行布料，也可通過手動模式進行調整，實現行進速度、下料速度、行進位置等參數實時調整，也可對布料全過程進行實時監控，確保布料均勻、平整。

圖7 鋼筋網片自動焊接（二）

3.2.6 自動振搗、拉毛

3.2.6.1 振動臺自動振搗

澆筑完成后釆用附著式振源分體式振動臺振搗。根據構件的尺寸、混凝土的塌落度等參數實時調整振動臺的振動頻率和時間，并使其滿足相應的振搗要求。

3.2.6.2 預養護

預養護窯前后采用提升式開關門，自動感應進出模臺，充分減少窯內熱量損失，高效節能。養護的主要方法為干蒸預制構件預養時間結合構件類型、環境情況確定，不宜小于2h，并采用覆蓋或加濕等措施防止預制構件干燥。

3.2.6.3 拉毛機自動拉毛

生產線采用收光機和拉毛機對疊合板進行收光、拉毛。系統根據現場溫度、濕度、混凝土坍落度和預養護時間等因素自動控制收光機和拉毛機進行收光和拉毛工作。拉毛后應及時檢驗收光和拉毛質量，保證拉毛深度符合規范標準且不影響混凝土強度。

3.2.7 養護窯智能控溫養護

生產線養護窯能夠實現溫濕度分列自動控制，保證窯內溫差在5℃以內，較傳統養護窯節能30%以上?？筛鶕到y設定智能式溫濕度控制，自動、精確地控制窯內溫濕度。

3.2.8 入庫存放

3.2.8.1 拆模、沖洗

疊合板經過養護窯養護8h 后，即可進行拆模作業?？杀Ａ裟到M合式模具底?；虿糠謽藴使?，僅拆除上層側模及非標準節，提高工作效率。預制構件脫模后應及時采用沖洗設備沖洗制作水洗面。沖洗作業區域建成廢水、廢料回收處理系統，提高廢水、混凝土等固體廢棄物的處理效率，對水和混凝土廢棄物分離、回收再利用。

3.2.8.2 入庫存放

管理系統對成品進行庫存管理。系統將堆場進行分區管理，實時記錄疊合板堆放位置，在手機中可以查詢定位構件，高亮顯示以方便構件的存放與轉運，避免疊合板重復移動作業。

3.2.9 檢驗出廠

疊合板在自檢合格的基礎上組織質檢人員進行檢查驗收，并做好驗收記錄的保管和歸檔。出廠過程中注意保護疊合板成品，避免在起吊、運輸過程損壞構件。

4 應用實例與經濟效益分析

4.1 宿遷紫云集項目

中南紫云集項目結構體系為部分樓板采用疊合板，梁、剪力墻采用現澆的剪力墻結構。在該項目裝配式建筑中主要運用“三板”體系，包括預制樓板、樓梯、內圍護墻。通過表1 可知，紫云集項目疊合板智能化生產線預制施工技術比傳統施工技術的工期縮短16 天，費用減少13.74萬元。

表1 宿遷紫云集項目效益分析表

4.2 天長炳輝中學項目

天長炳輝中學位于天長市高鐵核心區，安徽水利開發有限公司為該項目EPC 總承包方，炳輝中學項目總用地規模約14.4hm2，裝配式建筑比例不小于總計容建筑面積的20%。該項目疊合板預制過程中采用了疊合板智能化生產線預制施工技術，保證了疊合板生產預制質量，加快了工程進度，提高了疊合板智能化水平，減少了車間生產人工成本，取得了顯著經濟對比，如表2所示。

表2 炳輝中學項目效益分析表

5 結論

疊合板智能化生產線預制技術利用智能建造PC 智慧工廠管理系統進行項目立項、設計、生產、物流等階段的信息共享和任務分配等工作。運用管理系統設計模塊對圖紙進行三維深化設計，生成構件模具圖和疊合板生產圖紙。自動化設備進行鋼筋網片、桁架加工焊接，模數標準化組合模具組模，鋼筋網片吊裝入模，全自動混凝土攪拌運輸系統運料，魚雷罐混凝土輸送混凝土，智能布料機布料澆筑混凝土，疊合板智能化生產線進行預養護、拉毛、養護，養護窯智能控溫控濕養護，對產生的廢水、廢料進行分離、回收利用，實現了疊合板生產的數字化、智能化，契合建筑工業化發展理念，具有廣泛的應用前景和工程價值。