《交通运输科学技术新成果推广目录》（２０２1）第二部分隧道工程篇《盾构管片智能化生产成套技术》

完成单位：中铁三局集团有限公司、中铁三局集团第二工程有限公司

主要完成人：王田宇、刘承宏、马良、陈宇博、曹杨、薛泽民、李新志、马慧

项目简介

（一）项目背景

　　本课题依托石家庄管片厂、大连管片厂、福州地铁公司、中国中铁福州市轨道交通6号线第2标段、福州市轨道交通5号线第1标段、福州至长乐机场城际铁路工程第1标段等相关管片生产技术要求，针对场地受限，提高管片厂的兼容性，提高管片混凝土的质量，实现智能化生产等提出了本课题。

（二）技术概况

　　根据管片钢筋加工特点，研发了特定的工装和高精度钢筋焊接胎模，结合智能弯箍机、自动钢筋剪切生产线、吊装设备、运输设备和存储设备，形成了一套完整的智能化钢筋制作技术。通过在模具上安装RFID芯片，安装在流水线上的智能机器人自动识别并调用程序，指挥机械手臂对模具的各个角落进行清理，形成了一套成熟可应用的智能清模技术、脱模剂智能喷涂技术。结合高精度模板和RFID芯片系统，计量设备实现了自动精准布料。借助RFID芯片和识别系统，实现数字化生产管理。针对管片拼装时吊装结构的破坏，通过大量的施工现场数据分析，并结合计算机辅助软件进行建模模拟改进了注浆管和吊装头，提高吊装结构的可靠性，针对管片在盾构时产生裂纹，通过对管片盾构拼装的各种工况模拟，找出最不利位置，采取措施加强，避免裂纹产生。

（三）适用范围

　　适用于地铁管片预制、电力管片预制、管廊预制、过江隧道管片预制，技术的通用性、适应性和可参考性强，可在铁路、市政、电力等管片预制应用。

项目创新点

　　1.组建了自动化的流水生产线，运用智能机器人、机械手臂、RFID芯片、视觉系统等智能化设备，整个生产循环自动运行，实现了管片的生产信息自动采集，自动清理模具，自动进行脱模剂的喷涂，智能温控和混凝土的自动精准下料，并对成品自动检测，极大减轻了工人的工作强度，减少了人工的用量。经过改造使流水线可兼容1.2m、1.5m、1.8m的管片生产。提高了管片生产的智能化程度，向管片智能化生产迈出了一大步。

　　2.通过RFID技术、web平台、客户端、物联网、GPS等信息技术，实现过程的生产和质量管理的信息化、自动化，过程中与自动化设备、物联网和互联网对接，提高了生产管理的智能化水平，打通了部门、班组、设备等之间的壁垒，实现了智能化、信息化的技术和管理手段，构建高水平的智慧工厂，实现了生产过程的智慧管理。

　　3.通过对现场管片吊装孔质量数据和拼装研究，并借助计算机辅助软件对吊装头和管片进行各种工况状态的模拟拼装受力分析。根据分析结果改进了管片的注浆管和吊装头。有效的提高了管片的吊装结构质量，保证了管片的拼装质量和安全。

　　4.提出了管片抗拉拔动态试验，并发明专门的试验台，传统的管片抗拉拔试验为静态试验，抗拉拔动态试验可模拟管片拼装时的各种工况，能准确的反映出管片吊装结构是否能够满足各种工况的抗拉拔要求，对盾构管片抗拉拔检测具有重要意义。

应用案例

　　中铁三局福州管片厂参与福州地5号线13866环管片、福州地铁6号线14306环管片、滨海快线11866环管片的预制。技术标准高，工程量大，建场时间紧迫。从开工到每一关键节点完工，他们都能严格要求。在整个施工过程严格控制，积极采用新技术、新方案、新工艺。加强施工过程控制，以高标准，高起点进行技术攻关，保证了工程质量与进度。

社会效益与经济效益

　　中铁三局二公司管片厂通过对管片生产智能化生产的研究、管片信息化追溯技术研究、管片质量控制技术研究和快速建厂及时投入生产。在保证施工质量的情况下，改善了施工效率，提高了施工进度，树立了良好的企业形象，培养了一线施工技术人才，为后续研究奠定了基础。推动了管片生产技术的前进。通过新技术、新工艺的研发和实施，缩短了工期，保证了施工质量，得到了地铁公司及同行业的一致好评。

　　厂区改造利用了大量原有结构，此项节约：17.5万元。天然气锅炉运行每年节约340.3万元。钢筋定尺的运用，节约540.9万元。智能化技术的运用减少人工，每年节省人105.1万元。混凝土的精准布料，每年节约：179万元。雨水收集和水养池废水用于喷淋养护，每年节约3.15万元。