浅谈港口配套机械化平房仓的建仓新技术应用

浅谈港口配套机械化平房仓的建仓新技术应用

李,勇

深圳赤湾港口发展有限公司  广东省 深圳市  518068

摘要 ：现代物流迅速发展，港区配套建设的机械化仓库从使用操作、储存空间、工艺效率、节能环保、货种兼容性提出了更高使用需求。从而，对机械化物流仓储需求越来越高，专业技术领域越来越细化。通用型大跨度、仓内净高、自动化、节能工艺、陆续开始升级迭代。笔者总结公司在东莞麻涌港区所配套建设多个机械化平房仓库特点，浅述其中采用新工艺、新技术、新方案的优缺点，为后续建仓提供参考借鉴。

关键字：机械化平房仓 新技术、新工艺

1、引言

近年，随着国家农业市场发展和大宗商品及物流的高速发展，进口粮食类（粮食、饲料及化肥等）贸易逐年增长，为了提高散杂货装卸效率、以时间换取空间，改善存储条件，降低物流成本和劳动力成本，提高仓库的机械化程度和港区的土地利用率，建设机械化平房仓成为比较好的选择，既可存储粮食，又可存储其他散杂货，存储和转运功能均兼顾。

我公司在东莞麻涌港区陆续投资新建机械化平房仓，港口配套机械化仓库从选型上，综合考虑到存储粮食、化肥及其他散杂货种通用性要求，从作业合理、安全可靠、节能环保、技术先进、经济使用等方面进行充分研究和讨论，我公司已在东莞麻涌港区建设使用的仓库方主要属于普通型（通用型）散装中转机械化平房仓库，已有六座仓库投入使用，本文章从六座仓库中选取所使用新工艺、新技术、新方案典型技术，以实践运用情况进行总结。

2、建仓新技术、新工艺实践运用

2.1仓顶结构形式对比和确定

目前，港区机械费平房仓仓顶屋盖主要采用的为现浇钢筋混凝土屋盖系统和钢结构屋盖系统，两种屋盖各有适用支持条件；在选用仓顶结构时，充分考虑承重墙体支撑受力体系特点、港区使用需求、周边气候环境、结构造价等的因素，参考粮食平房仓设计范规要求（存储形式、存储种类、使用功能、存储技术），确定屋盖的结构形式。已建仓顶屋盖结构特点分析如下：

钢结构屋盖主要为型钢加檩条上铺设亚型钢板的轻型屋盖，从使用的和投资角度比较，其中钢结构加工方便，以现场拼装为主，安装速度快，工期段，能迅速投入使用，造价方面估算约2800元/m2 ，总体投资相对其他结构形式便宜。但港口基本位于沿海环境，环境中氯离子含量较高，对钢结构的腐蚀较大，增加防腐和平时维护的成本，斜屋顶和平屋顶均适合，详见图1。

现浇钢筋混凝土屋盖结构主要为现浇钢筋混凝土屋面梁和现浇钢筋混凝土屋面板组合而成，此屋顶结构体系，屋面梁及屋面板组合工结构设计复杂，节点位置承重力较大，且节点位置施工复杂，多项位置需分段、分层施工，特别斜屋面节点位置混凝土浇筑质量质控和施工技术要求高，大部分为高支模，施工各项质量、安全措施要求高，细节处理不好，容易开裂漏水，各层之间受混凝土凝结时间影响后续施工，加上屋面防水保温等结构层工序较多，整体施工工期较长；但总体结构受力好，总体屋顶上承重能力较强，造价相对较高，估算造价约3500元/平米，成本综合分析比钢结构成本要高25%左右，适合平屋顶和斜屋顶，详见图2。

预应力大跨度屋面的使用，为了实现大跨度屋面，屋面承重梁采用大跨度后张法有粘结预应力技术屋面梁，预应力梁截面尺寸(宽*高)为500*1500mm,采用公称直接15.2mm预应力筋,极限强度标准值1860MPa的低松弛预应力钢绞线，张拉端和固定端锚具分别采用15系列夹片式锚具和挤压锚，预应力混凝土大胯度梁采用C40强度等级混凝土，不使用任何掺加氯化物的外加剂，预应力封端的为C4O微膨胀细石混凝土。孔道灌浆采用42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比控制在0.40-0.45之间，水泥浆28天强度不低于30Mpa;孔道采用金属波纹管，壁厚不应小于0.3mm。张拉控制应力为1860*0.58=1079Mpa，并超张3%，每根预应力的张拉控制力为156KN。港区目前机械化平房仓部分仓顶屋面跨度达48米，实现熬间空间的大跨度，方便机械作业和设备布置，该屋顶结构主要适合非承重的平屋面结构，详见图3。

经以上三种屋面结构形式分析认为，选择仓顶屋面最佳形结构式，主要从使用范围、综合港区配套使用需求、从耐久性和工艺满足性考虑；有设备承重需求，能适当增加投资方面考虑，可以优先考虑现浇钢筋混凝土屋顶结构；从投产角度，钢结构仓顶屋面结构具有工期短、能节约投资的特点，无承重需求，可以考虑采用此屋面结构系统。后张法大跨度预应力屋顶结构，可以实现各熬间的空间跨度，减少中间支持、施工造价成本较低，因跨度不可能无限加大，特别在屋面适用的范围受应该跨度限制，对于非承重的屋面结构相对适用，造价介于以上屋面结构两者之间。

图1、钢结构屋面结构           图2 钢筋混凝土屋面结构

图3大跨度预应力混凝土屋面结构

2.2装粮高度提升运用

根据《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）要求，粮食类仓容单间设计不超过3000m

2，单栋设计不超过12000m2；从现阶段港区内土地价值越来越高，企业所获得的总体的土地面积有限，在堆场和仓储的规划布置时，着重集约和高效用地方面考虑；促使建仓面积一定情况下，提高仓容方法从原来传统6米的装粮高度提升至8米装粮高度，加上现在港口配套自动化工艺技术的高度发展，机械作业效率的进一步提高，船舶大型化趋势，大仓容以后为主要发展方向。但堆粮高过8米则粮食对仓壁的压力增大，侧挡墙高度和厚度均增加，屋架高度相应增加，造成建筑成本急增，现阶段装粮高度选择提升至8米相对最经济实用。

按照单熬间以1500平米，装粮高度增加2米（按小麦容重0.75测算），相应单熬间库容增加2250吨，以四个熬间平均年周转8次，年增加7.2万吨，增加堆存空间给港区预计带来约324万元收益空间。若周转次数进一步增加，带给企业总体效益会持续增加，属于一次性投资，长期收益过程。由此可见，仓容提升的前提下，整体的盈利机会提升，行业竞争力相继加强。

2.3建筑照明节能运用

港区原所建仓库均将照明灯具安装在仓内，无论白天和晚上作业，均需要开启照明；散杂货进出场仓时，产生较大粉尘，特别粮食类作业尤为突出，受能见度影响车辆和设备作业受限，仓内防爆灯具上易堆积粉尘，长时间开启易造成灯具上粉尘积热存在安全风险；为了解决相关问题，经详细了解和研究，在不同屋面结构中采用不同仓顶照明和采光方式，具体如下：

1、钢结构屋面设置透光板材料，防爆灯设置于外设支架上。

此项采光主要原理为白天自然光通过透光板，达到仓内自然采光，晚上仓库顶灯具透光照明。仓库光源采用LED投光灯照明，灯具设置在仓库屋面外面，钢板屋面上方通过钢结构支架固定，仓库照度要求为100lx，LED投光灯采360W室外型IP66灯,光通量达32500Lm；采光板采用阻燃型采光板，板厚2.5mm,容重3660g/m2,透光率83%（透明色），设计使用年限为15年。本项目技术难点为屋顶采光板与屋面钢板两种材质不同拼接位置的防水的处理，采用螺丝固定，中间采用中性中性硅酮结构胶配合防水胶条压缝；采光板上侧端至于斜屋面钢板下侧，下侧端压斜屋面板上方，四周均用螺丝压硅酮结构胶固定，结构示意图详见图4。

2、混凝土屋面设置预留天窗孔采光。

此采光主要原理自然光通过天窗自然照射到仓内，减少白天须照明问题；主要施工技术是天窗孔底部设置夹层真空玻璃、顶部采用有机玻璃采光罩、侧面采用防雨型通风百叶窗；通过成品铝框和80*80*5镀锌钢管进行结构支撑，各节点采光防水坚固件、密封胶、隔离条及成品铝合金压条带防水胶条进行防水紧固，确保天窗采光通透、防水紧固，结构示意图详见图5。 

与仓内照明模式进行比较，白天仓内开灯的模式作业，一个熬间布置16盏360W灯防爆LED灯，作业时间一天按8小时算，年作业时间按3个月测算，再加上零星检修开启作业时间8天，累计开灯天数为98天。当地电价0.825元/度测算，预计四熬间年电费约1.5万元，若作业时间加长，电费会成倍增加。反过来理解，白天通过自然光采光作业，可以同步节约以上的耗电费用。

综合以上，由于光源设置在仓库外，不受灰尘积温影响和光照不强影响，白天在不开灯情况下，通过透光板采集自然光，也能满足仓库内的作业要求，且维修、更换、保养等方面安全和方便。通过生产运营，以上两种通过自然光采光满足设计和使用要求。此外合理对能利用自然光部分的灯具采用成组分片的控制开停方式，达到照明节能的效果。

图4 钢结构屋面透光板照明结构        图5 混凝土屋面天窗采光结构

2.4工艺技术创新运用

2.4.1新工艺流程的创新运用

传统卸船灌包模式状况：码头前沿开7条作业线，边卸边灌包，作业工人140名工人、7条作业线、一条作业线需要20名装卸工，4万吨船舶平均卸货周期11天。其特点人员集中，效率低下，管理成本较大。

新工艺卸船灌包模式：通过后方建设机械化平房仓库工艺变革实现快卸慢灌，自卸车散装进仓库，实现快速卸货，出货结合移动码垛机及袋装货成组工艺，40名工人，4条作业线，一条作业线仅需要10名，4万吨船舶平均卸货周期7天。

快卸慢灌国内首创，节约工人90人数，卸船时间平均缩短5天，预计港口可多接卸年12艘大船。保守计算，按每月新增一条3.5万吨货船，一年可多接卸42万吨货物，根据财务测算，一年平均收益为588万元。由此可见，优化工艺后，缩短船舶靠泊时间，释放码头泊位资源，切实提高综合装卸效率、资源利用效率、泊位通过能力，企业收益得到增加。  

图6 传统的装卸船工艺流程

图7 新的机械化卸船工艺流程

2.4.2新工艺技术的创新运用

  港区主要进仓工艺流程为货物卸船，由自卸汽车直接运输至机械化平房仓内或者卸船后，由自卸汽车将货物卸至地坑，再通过带式输送机垂直、水平的输送入仓。

传统工艺进仓模式特点：入仓水平输送设备布置在仓内廊道上，仓内廊道支撑系统及占用了仓内的有效空间，仓内流动机械作业队对仓内廊道支架碰撞有安全风险；粮食完全靠自溜角成角堆积，若输送颗粒状化肥破碎率较高。

    新工艺技术进仓模式：输送设备布置在仓外屋面上，易于检修保养，降低设备受化肥腐蚀，提升的仓内空间，减少仓内流动机械作业队对仓内支架碰撞的风险。同步采用先进进仓设备，自清式回抛式多点卸料皮带机、平仓布料器的开发应用，恒温恒湿的设备的投入使用，使得货物能旋转均匀降落，减少物料破碎，能够兼容化肥等容破损的货种进仓，仓型特点工艺技术全国首创。

图8、传统的设备布置                        图9新工艺设备布置

结论：

通过以上对机械化平仓分析屋面结构、采购照明方式、卸船输送工艺等方面的分析，综合成本造价因素，从中选择最合适建仓的新技术、新工艺、新方案；建仓同公司发展和需求匹配，提升使用效率和仓库的竞争力，为探索新型机械化仓库提供分析依据，为下一步有建仓需求的公司提供方案借鉴。随着5G通讯技术发展，机械化、智能化、节能化的高度融合，建仓技术的进一步探索和转变，港口存储势力会进一步增强。

参考文献：

[1]GB50320-2014《粮食平房仓设计规范》;

[2]GB50345-2012《屋面工程技术规范》;

[3]GB50016-2014《建筑设计防火规范》;