PC構件工廠總體規劃與功能分區探討

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1產業發展趨勢與政策導向

當今社會，為解決建筑業“用工荒”、提升建筑品質、順應節能環保和可持續發展的要求，建筑構件、部件越來越多的通過標準化設計，并實現工廠化生產，即由傳統的現澆模式向裝配式建筑轉型升級。2020年7月，住建部聯合國家發改委等十三部門印發《關于推動智能建造與建筑工業化協同發展的指導意見》指出要以大力發展建筑工業化為載體，以數字化、智能化升級為動力，形成涵蓋科研、設計、生產加工、施工裝配、運營等全產業鏈融合一體的智能建造產業體系。在這樣的背景下，越來越多的裝配式建筑構件生產基地，尤其是預制裝配式混凝土（pc）構件生產基地應運而生（因混凝土原材料成本低、取材方便、加工技術相對簡單、應用最廣泛）。如何保證PC構件工廠的生產、儲存和運輸效率和質量，為生產企業帶來可觀的利潤，是PC構件工廠投資和建設的核心問題，這就需要在建設前對工廠進行科學合理的總體規劃和功能分區。

2PC構件工廠總體規劃

PC構件即預制混凝土（PrecastConcrete）構件，而生產預制混凝土構件的工廠或基地即為PC構件工廠[1]。

2.1廠區總體規劃依據和原則

2.1.1總體規劃依據（1）擬選廠址區域200公里半徑范圍內的建設市場對PC構件的大體需求情況，如當地政策對預制率的要求、計劃新建建筑面積等。（2）投資企業的市場定位和經濟、技術條件，擬采取的生產工藝，以及對擬建PC構件工廠的預期定位。（3）PC構件產成品的定位、計劃產量、企業投資收益等。（4）擬選廠址所在地的投資強度、規劃條件、相關政策要求，以及周邊原材料獲取、配套設施、交通運輸情況[2]。2.1.2總體規劃原則投資企業在決策PC構件廠區的總體規劃時，首先應滿足生產工藝要求、建筑功能和技術要求、安全和環保要求這三項基本要求，并應遵循如下規劃原則：系統性原則。PC構件廠區總體規劃應以功能區劃分為核心，以道路系統為支撐，輔以一定面積的綠化配套，并綜合考慮廠區所處的地理區域、周邊的自然條件和市政配套等外部因素。適應性原則。總體規劃需因地制宜，充分利用現有的場地和環境條件合理的進行功能區劃分和交通設計。如依據現有場地邊界設置建筑物方位和綠化景觀，可使廠區布局與周圍環境協調一致；依照場地地形制定合理的豎向設計方案，確定室外地坪標高，盡量做到挖、填方平衡，可降低施工難度，減少建設投資。經濟性原則。在保證總體規劃滿足規劃條件和規范要求，且使用功能完善的前提下，盡可能控制建設成本。如條件允許，可選擇分期投資建設，預留足夠的場地作為廠房和生產線擴充使用，擴充部分需在一期總體規劃時一并設計。

2.2廠區基本規劃布局

根據行業內平均偏上的產能和產線設備配置要求，PC構件工廠較理想的地塊宜為邊界規整的矩形，面積在85000m2至110000m2之間，且長邊長度不小于350m。廠區內主要建、構筑物包括：生產車間、辦公（研發）樓、生活配套用房、生產輔助用房、原材料儲存用房、實驗室、廢料倉、門衛室、成品堆場、地磅等。在整個廠區面積中，生產車間面積約占30%，成品堆場面積約占35%~40%，辦公及生產、生活配套面積約占5%~10%，其余為綠地和道路。廠區規劃布局應在滿足容積率、建筑密度和綠地率指標的基礎上，充分利用土地面積。廠區內交通走向應明確、通暢。為滿足最長的成品運輸車輛（17m）轉彎半徑，廠區內物流道路寬度通常不小于8m，人流路線道路寬度不小于6m。物流路線與人流路線應分開設置：原材料（砂石、水泥、鋼筋、鋼材等）、外協加工成品的進貨物流和車輛路線為一條物流路線；成品堆場的成品出貨物流和車輛路線為另一條物流路線。工人、管理人員、參觀學習人員（含非機動車、小汽車、客車）等進出廠區的路線為人流路線。廠區內應配置滿足規劃條件要求的足量停車位，且綠地面積應滿足規劃綠地率要求，通常為10%~20%。綠地率相對提高，可使廠區整體更舒適、美觀。

3基本功能區設置

3.1生產車間

生產車間是生產加工PC構件的建筑，含有半成品加工、PC構件混凝土澆筑、構件集中養護、構件質量檢測和修補等功能，通常為單層鋼結構廠房。為達到行業平均產能，滿足通用的PC構件生產要求，廠房內需設置3條板類構件生產線、1條異形構件生產線和1條鋼筋加工產線，共計5條生產線，各占用一跨車間。每跨車間的最小寬度為27m，所以廠房總體寬度不小于135m；而為滿足自動化生產線的設備設置，廠房總體長度不小于210m。生產車間總占地面積至少為28350m2。生產車間凈高度取決于室內行車的起吊高度。根據通用的最大構件尺寸和起吊、運輸方式，行車起吊高度為9m，生產車間的內部最低點凈高約為13.5m~14m。生產車間應盡可能充分利用自然采光與通風條件，使各個工位具備良好的工作條件；同時，車間內應留出貫通的消防通道和必要的交通運輸通道，寬度不小于4.5m，以保證人員安全疏散和物流運輸。需要注意的是，對于生產過程中的污水排放，通常在車間內根據工藝要求和產線布置情況設置室內廢水沉淀池或室內廢水收集系統（廢水收集小車+軌道），并合理設置排水明溝，明溝寬400mm，坡度i=1%，起點深度500mm，上設鑄鐵鏤空蓋板，可承受運輸車輛通行。車間內沉淀池、明溝排水均排至室外沉淀池收集處理和回用。

3.2辦公（研發）樓

PC構件工廠管理人員較多，且需兼具一定的展示、研發和培訓功能，宜設置獨立的辦公（研發）樓。辦公（研發）樓主要包含管理人員辦公區、會議室及培訓室、展示區、研發試驗區、接待區、檔案室、文印室及茶水間、更衣室、醫務室等，辦公樓內也可根據需要設置餐廳或食堂。辦公（研發）樓的面積根據人員數量和功能區數量，通常在2000m2~3000m2，投資者可結合自身需求和規劃設計條件確定。

3.3成品堆場

成品堆場是PC構件出廠前的重要儲存區，其設置要考慮與生產車間的距離，一般緊鄰生產車間設置，且成品可由生產車間內通過平板運輸車或軌道車延伸轉運至堆放區。堆場面積宜根據滿足最大產能情況下1個月的構件產出量的儲存空間需求確定。堆場面積可取生產車間面積的1.1~1.4倍。成品堆場需配置起重設備、照明設施、必要的沖洗設施、水電接口等[3]。起重設備主要為龍門吊，龍門吊跨度宜大于25m，噸位不小于16t，盡量采用兩端懸挑的形式，懸挑端（≥5.5m）區域下方滿足停放運輸車輛裝運構件。龍門吊通常至少設置兩跨，加上安全距離，故堆場的寬度一般不小于80m。3.4原材料儲存用房和攪拌站原材料儲存用房是儲存生產PC構件用的石子、粗砂、細沙等原材料的建筑，封閉設置，不同原材料分格存放，每個開間設置敞開式大門，滿足貨車卸料和鏟車取料的要求，宜靠近攪拌站設置。PC構件工廠應至少配置一臺混凝土攪拌站以滿足車間的混凝土供應，一般為HZS120型，且站內需設置兩臺攪拌機，一備一用，保證生產的連續性。根據環保要求，攪拌站應封閉設置，并緊貼生產車間，通過混凝土輸送車軌道和魚雷罐為生產區提供混凝土。原材料儲存用房面積約2000m2~3000m2，根據產能確保滿足1個月的原材料供應量儲存需要。攪拌站區域內按需設置沖洗池和沉淀池。

3.5實驗室

由力學實驗室、混凝土制備間、辦公室、綜合分析室、留樣室、標準養護室等組成，主要用于進行混凝土試件制備和養護、試件力學性能檢測、原材料物理性能測試及取樣送檢、產品配合比設計等，通常緊貼生產車間設置或建于生產車間內，且臨近攪拌站和原材料間，方便取樣。實驗室面積約220~300m2，主要功能間齊全即可。

3.6生產輔助用房

主要包括變配電房、消防泵房、蒸汽發生器間或燃氣鍋爐房[4]、空壓站等為正常生產運營活動提供動力和輔助功能的房間。通常來說，變配電房內需設置2臺1250kVA干式變壓器，負責全廠的用電負荷（生產、辦公設備設施有功功率約2200kW）。為保證少數需連續供電設備的能正常運轉，變配電房需安裝備用發電機組和緊急供電系統。變配電房面積根據機組占地及布置情況確定，不小于280m2。蒸汽發生器間主要設置蒸汽發生器，通過熱力管道通往生產車間內的養護窯系統，為PC構件提供蒸汽養護，提高構件養護效率，大幅度縮短養護時間。在無市政蒸汽可接入廠區的情況下，通常設置1臺額定蒸發量為4t/h的蒸汽發生器。如果條件允許，廠區內首選接入市政蒸汽。市政蒸汽管道接入廠區后，通過調壓閥將蒸汽分流，分別由支管接至各生產線的蒸汽養護系統上。

3.7生活配套用房

生活配套用房主要包括食堂、宿舍等，食堂可獨立設置也可與辦公區或宿舍樓結合設置，宿舍樓房間數量和面積應根據廠區人員數量確定，而是否在廠區內建宿舍應根據項目所在地規劃行政管理部門的具體規定確定。

4建設、設備及人員配備情況

4.1主要建設計劃

上述規模的PC構件工廠，從項目立項至項目正式開工建設的前期階段約3~4個月，耗時較長的為項目拿地和設計工作。若不需要大范圍的地基處理，則項目正式開工至竣工驗收的建設工期約8~9個月，其中基礎（含樁基）施工約2個月，主體結構工程約2~3個月，機電安裝工程約2個月，設備安裝工程與機電安裝同步進行，約2.5個月，其余裝飾裝修及室外工程約1.5個月。

4.2主要產線設備

PC工廠設備選型與所需生產的構件種類密切相關，市場上主要的PC構件包括：疊合樓板、內墻板、保溫夾心墻板、樓梯板、陽臺板、空調板、柱、梁等可預制生產的混凝土構件。其中疊合樓板、內墻板、保溫夾心墻板可在自動化流水生產線上生產，其他均屬于異形構件，只能在固定模臺上生產并養護。自動化流水線是工人在設定好的特定工位上進行作業，鋼模臺通過地面驅動裝置循環移動到每個特定工位，混凝土布料、振搗裝置固定在某一工位布料振搗，可實現集中養護，節約能源和人工，機械化程度高，實現程序控制。目前的設備僅適合生產幾類尺寸較規則的板式構件。而固定模臺生產線為鋼模臺固定，靠工人移動來完成各項操作，適合多種類型構件生產，但機械化程度較低，用人多。所以工廠內一般兩種類型的生產線配合使用，可滿足各類構件的生產。主要產線設備包括：標準鋼模臺（12m×3.5m）、驅動輪、地面支撐輪（導輪）、感應防撞裝置、碼垛機（模臺存取機）、養護窯、布料機、振動臺、擺渡車（模臺橫移車）、翻轉臺、混凝土空中送料車、構件運輸車、鋼筋桁架焊接、彎曲、調直、彎箍、棒材剪切設備等。

4.3人員配備

工廠生產采用兩班制工作方式，白天班次生產人員數量占生產車間人員總數的65%；全年生產天數為300天。每條構件生產線兩班人數約55人，鋼筋加工產線約40人，物流、機修及實驗室等人員共35人，故生產人員總數約295人。工廠管理人員一般為50~70人，按需設置。

4.4總投資

上述規模的PC構件工廠年實際產能約10~12萬立方，總投資由工程費用、工程建設其他費、預備費、建設期利息和流動資金組成。其中工程費用約19500萬元（建安13000萬元，設備6500萬元），工程建設其他費約4500萬元（含建設用地費用），建設期利息約700萬。工廠達產年年營業收入約32000萬元，流動資金按營業收入20%計取，約6400萬元。總投資共計約31100萬元。

5結語

PC構件工廠的順利建設和投產得益于前期科學合理的總體規劃、功能分區和設備選型。工廠投資決策前應進行系統的市場調研，從市場供需、企業自身財務、技術實力和人才配備等多方面進行分析，確定建設規模和發展方案，并選擇合適的廠址，才有利于產品生產和推廣，進而推動當地建筑工業化的發展。

參考文獻

[1]紀明香，楊道宇，馬川峰.裝配式混凝土預制構件制作與運輸[M].天津：天津大學出版社，2020.

[2]湛文.PC工廠建設要點分析[J].中國住宅設施，2014(11)：80-82.

[3]張玉標，梁少敏，趙國良.PC構件工廠建設相關問題研究[J].建筑技術，2018，49(z1)：134-137.

[4]劉賽，田士峰，王亞超.固定式PC構件工廠建設及設備配置[J].建筑技術，2018，49(z1)：209-211.

作者：時嘯林 單位：中建材（上海）航空技術有限公司