预制地铁管片绿色养护技术研究

预制地铁管片绿色养护技术研究
摘要：本文主要针对地铁管片预制绿色养护技术进行系统研究，对绿色养护
窑进行设计，对产品养护保温、保湿方式进行设计，智能养护控制系统工程进行
设计，对混凝土后期养护进行设计，总结出一套适用于地铁管片的绿色养护技术，可在其他流水线预制产品进行推广使用。

关键词：地铁管片绿色养护养护窑智能养护系统
一、前言
随着我国经济建设的飞速发展，城市交通出行越来越便捷，城市地铁建设飞
速发展。

据统计，截止2021年底，我国地铁建设里程已达7253km，成都已成为
第四个拥有地铁超过500km的城市，重庆等地也紧随其后，正大力开展地铁建设。

地铁建设不仅缓解交通压力，更是降低能源消耗的一种方式，对国家碳达峰、碳中和目标的实现有较大促进作用，在地铁建设中，使用数量最大的地铁管片，
在生产养护中也需要消耗大量能源，如何进行绿色养护，降低能源消耗，成为地
铁建设者关注的课题。

二、地铁管片常见生产及养护方式
地铁管片生产分为固定台座法和流水线法，固定台座法采用养护棚覆盖养护，蒸汽损耗大，生产效率低，多数工厂均不采用该方式。

流水线法采用养护窑，模型在生产线上流动，完成各工序工作后，养护在固
定养护窑进行，蒸汽使用量相对较小，安全风险小，大量工厂均采用养护窑统一
进行养护。

目前国内采用养护窑蒸汽进行养护，有通窑和独立窑两种方式，存在
各自优缺点。

通窑建设成本低，养护窑分为静停、升温、恒温、降温四个区域，只在养护
窑的两端设开关门，窑内设隔断间隔，热量损失小，但在窑内无法严格分区各区域，造成养护温度、湿度控制未严格按要求执行。

独立窑采用多窑并排布置，每个窑单独设置两端升降门，独立控制窑内管片
养护，在进出窑时，窑门开放，蒸汽散失，热量损失大，同时生产线建设成本高，
三、地铁管片绿色智能养护技术研究
通过对管片养护过程及现有养护方式调查，提出一种绿色智能养护技术，对
管片从养护窑设计、温湿度控制、智能养护控制系统等多方面进行思考，形成绿
色养护方法。

3.1绿色养护窑设计
针对管片结构特点和配套模板结构特点，将养护窑设置为单层结构，配备子
母运输车，让模板顺利进出养护窑。

单窑高度需考虑人工进入窑内抹面，一般设
置2m以内。

单窑宽度需考虑模板长度和其他小型预制构件能共用，如PC构件，
轨道板等，一般不少于6m，单窑长度需考虑能放置1.8m宽管片模型6个，确保
单窑生产时间在25min内完成。

养护窑结构采用钢结构设计，隔墙为预制钢筋混
凝土剪力墙，并采用保温隔热材料粘贴在隔墙上，两端单独设置保温隔热卷帘门，方便模板进出，并及时保温。

养护窑顶板采用装配式PC构件或进行现浇，顶面
存放钢筋骨架，充分利用空间，减少占地面积。

3.2干湿热养护工艺设计
养护采用干湿热养护工艺，采用蒸汽管道和散热翅片结合，将蒸汽输送到养
护窑内，由散热翅片进行散热，提高养护窑温度，蒸汽不在窑内流动，减少蒸汽
损耗，蒸汽大小由自动控制装置进行调节，确保养护窑内温度控制在合理区间，
使混凝土温度满足静停、升温、恒温、降温阶段要求，对养护窑内温度测定采用
电子温度计并连接温度传感器，窑内温度调整根据传感器数据进行，通过调节蒸
汽量控制窑内温度，实现养护窑内静停、升温、恒温、降温。

在窑内设置喷雾装置，并设置湿度控制装置，当检测空气湿度小于90%时，喷雾装置启动，对窑内
进行湿度调整，确保混凝土表面保持湿润，不出现裂纹。

在抹面结束后，要将混
凝土外露面采用塑料薄膜进行覆盖，减少混凝土水份散发。

养护温度控制为静停
低于30℃，升温不超过15℃/h，恒温温度不高于60℃，降温速度不高于15℃/h，具体温度控制根据环境温度、混凝土强度发展可进行优化调整。

蒸汽养护管道内冷凝水通过集水系统进行收集，通过净化后可重新输送到蒸
汽锅炉内使用，充分利用了冷凝水。

养护窑需进行抽排窑内热气降温，设置独立抽送风系统，将多个养护窑进行
并联并设置联动控制系统，在前一个养护室进入降温阶段时，安装在养护室壁上
鼓风设备自动启动，通过热风将余热送至另一个养护室（待加热），该系统既能
保证上一个养护室快速降温的同时又能提高下一个养护室静停阶段的温度，避免
热能向外部直排，减少能源浪费。

管片生产线设计为24小时作业，基本保证各
养护窑热能抽排互相衔接，在确定无需要加热的养护窑时，才向室外排出多余热气。

3.3绿色养护控制系统设计
设计采用养护窑温湿度智能控制系统，对养护窑内温度、湿度，进行自动测量，自动控制，并自动记录，对每套模板进出窑时间，混凝土强度、环境温度等
均可进行记录，利用大数据功能，形成全年养护数据，通过对数据收集，可总结
出每个季节养护规律，优化调整养护参数，尽量缩短养护时间，减少能源消耗。

智能系统还设置有异常报警工程，对窑内温度、湿度等出现异常变化设置报警，温度不能达到要求时，自动延长养护温度，避免产品脱模出现不合格。

养护窑布置
养护窑现场
3.4混凝土后期绿色养护
管片在脱模后，在水养池内水养7天，转运到堆场，需在场内存放一段时间，达到设计强度才能发运到现场使用。

为保证混凝土强度的正常增长，需在堆场设
置喷淋养护装置，对产品进行洒水养护。

堆场喷淋养护装置采用统一控制系统，
收集每日气温情况，及时对堆场内产品进行洒水，洒水间隔时间可进行设置，保
证产品每日养护次数和表面湿润。

雨天自动停止洒水，气温低于5℃停止洒水。

对存放区域可进行虚拟分区，每个喷淋龙头分配到虚拟分区内，对分区内存
放产品设置喷淋养护时间限制，避免长期养护造成浪费或遗漏，形成质量问题。

存放区四周设置地面水收集水沟，将喷淋养护水收集净化后可继续用于养护，减少养护水的使用。

3.5信息化在管片养护中的应用
管片厂设置信息化管理系统，信息化系统可将管片生产线控制系统、养护窑
温湿度智能控制系统、喷淋养护系统进行系统集成，提取生产过程关键信息数据，为管片生产提供保障。

四、养护应用及实践
4.1、地铁管片养护效果
地铁管片养护采用干湿热养护窑养护，散热翅片进行加热，热水喷雾保湿，窑内始终保持较高湿度，有效控制窑内温度和湿度，养护温度和湿度分开控制，能及时保证窑内湿度，避免管片因干燥出现的表面收缩裂纹。

通过大量养护数据统计，可调整管片优化养护参数，将每立方混凝土用气量从6.5m3降低到4.5m3以内，养护成本降低6元/m3。

通过管片厂生产用气量统计，夏季用气量均在单方混凝土2m3以内，冬季产量较大时，平均用气量控制在单方混凝土3.5m3以内。

养护用人工也大大减少，只需1人进行日常巡检和设备维护。

管片厂通窑养护用气量统计表
管片厂新型独立窑用气量统计表
4.2、养护工艺分析
（1）采用干湿热养护工艺，对比直接对管片进行蒸汽养护，热量损失小，无蒸汽浪费，无跑冒滴漏现象。

（2）利用散热翅片进行养护，养护窑内无蒸汽散发，不易烫伤操作工人，安全风险小。

（3）利用抽送风设备进行降温，降温速度快。

自动抽送风系统直接将热气排向需要升温的养护窑，使热能不损失。

（4）智能控制系统能将养护温度控制在2℃偏差内，使养护温度控制更加精准。

控制系统能对养护记录进行统计、查询，通过大数据优化养护数据。

（5）智能喷淋养护及收集系统能确保产品养护效果，不浪费水资源。

五、结束语
通过对地铁管片预制养护工艺及控制进行研究，提出适用于地铁管片生产的养护窑设计结构、干湿热养护系统及智能控制系统，为混凝土预制产品绿色养护进行了技术探索。

该技术也对管片厂设备投入、智能施工提出了更高要求。

该养护技术还可用于铁路小型预制构件、轨道板、双块式轨枕、PC构件等多个领域预制混凝土构件中，对降低能源消耗，减少场地占地面积，节约水资源、降低人工使用等具有较强的指导作用。

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作者简介：
熊国武（1975-12---），男，汉族，高级工程师，毕业于昆明理工大学，土木专业，工学学士，联系电话：137****6529。