库架一体式冷库的货架施工方法优化

根据华美冷链物流中心一号库库架一体式冷库项目的设计参数，在其单体规模、高度、工作温度、结构形式等方面均要求较高；货架作为库板的支撑，其结构强度及施工精度均高于常规立体仓库货架的要求；且本项目对工期要求也十分苛刻。针对以上挑战，项目建设团队采用科学的项目管理方法，优化货架安装的施工方案，保证了项目的工期与质量目标。

对快递业来说，由于其作业对象的多样性及不确定性、逐年飙升的作业量、作业量极度不均衡等因素，除了对物流系统的处理效率有了更高的要求，对系统的柔性化要求也越来越强烈。因此，快递企业开始在应用最为成熟但柔性化程度较低的交叉带分拣系统之外需找新的自动化物流系统解决方案。

库架一体式自动化立体冷库利用货架作为库房结构支撑，外侧附以保温库板充当库房外部结构，在单位面积利用率、基建成本、节约能耗、施工周期等方面均优于传统冷库。由深圳市今天国际物流技术股份有限公司（简称“今天国际”）承建的华美冷链物流中心一号库库架一体式冷库（简称华美冷库），正是库架一体式自动化立体冷库的典型代表，其建筑高度、单体规模、技术难度等方面在物流仓储领域均创造了首屈一指的记录。本文详细介绍了该项目优化货架安装的施工方案。

一、项目概况

华美冷库采用库架一体式型式，占地2.2万平方米，高度45米（含地面以下9米），温控空间近40万立方米。整个冷库为单体结构，内部平均划分为4个单独区域，各区域之间采用防火保温材料隔断，工作温度为-25℃到-18℃。整体平面布置见图。在存储区，近7万个货位，配置16台欧洲进口双伸位巷道堆垛机，货架采用欧洲先进技术设计，材料也全部采用进口材料，货架材料用量约为4000吨；在出入库区，分上下两层设计，每层配置输送设备约300台，完成货物的出入库输送功能；在装卸区，需出入库的货物，利用叉车作业完成冷藏车与输送设备之间的装卸。该冷库是目前国内高度最高、单体规模最大、技术最先进的库架一体式自动化冷库之一，也是世界上最先进的低温冷库之一。

整体平面布置

库架一体式冷库比常规冷库在空间利用率上有较大提高，原因在于其结构形式上的不同。常规冷库需要依托于土建结构为主体，在其内部搭建冷库，土建结构受制于跨度限制，需要在库区内部布置大量的结构立柱，如结构立柱在货格内，则整列的货位都将被占用；如结构立柱在货架排与排之间，则导致货架整体宽度与长度方向的增加，此外，库区周边的结构立柱与墙体也会占用大量可利用的空间；而库架一体式冷库则利用货架为主体来搭建冷库，摒弃了土建结构，将空间全部利用起来，大大提高了对空间的利用。结合本项目的实际设计，其空间利用率相对常规设计提高了近15%。见图2、图3、图4。

图2：常规冷库结构示意

图3：库架一体式冷库结构示意

图4：库架一体式仓库实例

本项目货架安装要求四个月完工，还需考虑保温库板的施工便利。按照货架供应商Supervisor的以往经验，至少需要六个月的安装时间。在实际施工阶段，经过分析论证，确认整个施工工期的瓶颈为吊装环节。经充分讨论，围绕吊装环节，优化货架施工方案，并优化施工作业的方式，将实际施工工期控制在了四个月内完成；同时，为配合保温库板施工便利性，通过对内部4个区域合理安排施工顺序，为其提供了合理的交叉施工作业面，保障整体的施工进度。以下具体介绍优化方案与施工方法。

二、货架施工难点

1.货架的安装基础标高为-8.5m，为下沉式基础，其它区域标高为±0m。且货架为重型货架，单件重量超出人力作业能力，近4000吨的材料需要通过吊车转运至-8.5m的安装面，工作量巨大；

2.货架厂商提供的安装方案为货架立柱片单片吊装的方式。即在地面的工装上，将货架立柱片的前后单根立柱、横拉杆与斜拉杆拼装成立柱片，如图5；

 

 

图5：货架片组装

然后，逐片吊装立柱片；当底层立柱片吊装固定4组后，连接前后横梁并紧固，组成稳固结构；吊装第二层立柱片并固定在对应第一层立柱片顶部，待4组吊装完成后连接横梁；依次重复上述步骤至第3、4层立柱以及第5层屋脊片的吊装。由于采用单片吊装方式，吊装频率高，且空中连接工作量大，对作业效率影响很大。

3.在项目总体工期方面，除了考虑货架安装外，还需综合考虑库板的安装周期。库板需依附货架安装，在货架未安装完成前库板无法安装，若货架全部安装完成，库板又没有足够的施工作业空间与场地。如何合理安排货架几个区域的施工顺序以配合库板施工也是难点之一。

综合上述情况，在现场施工条件、工作量、质量要求、工期、气候等方面均十分苛刻，对货架的施工带来了很大挑战。

三、优化方案与实施

经过论证分析，提升安装效率的核心在于提升主吊车的作业效率。而主吊车每次吊装作业时长基本固定，即每天能够完成有效吊装次数是有限的；如何保证在有限的吊装作业次数内安装完成更多的物料，充分发挥吊车的作业效率就是关键。经过对现场各种因素综合分析，决定采用以“单元模组”吊装为基础的施工技术、流水化作业施工的方式来实现。

“单元模组”是将立柱片、横梁以及其他附件组装成一个整体。按图纸要求，在地面连接组装成一个单元，再整体吊装至高空后与下层已经就位的单元模组完成对接。每个模组由3个立柱片、10根横梁及其他附件组成，1次吊装就位，单元模组重量约1.5吨。“单元模组”施工，如图6。

 

图6：单元模组施工

原有方案吊装次数较为频繁，单一立柱片、单一横梁需要逐次吊装至高空再进行组装，单次吊装重量约0.4吨。虽然吊装重量较低，但货架高度近46m，受吊车臂长要求的影响，选用了100吨的吊车作为主吊车，故吊装重量的微小差异并不影响吊装作业。大幅度减少吊装次数带来了显著的效率提升。同时，立柱片与横梁的组装工作在地面进行，避免了高空作业，对工人操作的安全性及效率也有了大大的提升。

此外，还为模组组装工位设计了工装夹具，工人只需要将材料按组装要求粗略摆放，精确定位依靠工装限定，一方面节省了工人精确定位的时间，另一方面依靠工装确定组装好模组的整体尺寸，偏差可控，也使高空对接更加容易，进一步优化了模组与高空对接的作业效率。

同时，在地面设置了2个单元模组的组装工位，交替进行组装，避免了主吊车的等待时间。经现场实际测算，吊车每次吊装作业从模组组装完成起算，吊至高空待作业人员固定后脱钩返回模组组装区域为止，单次耗时约30分钟。这也意味着每个模组需在30分钟内组装完成，才不至于造成吊车不必要的等待。在单元模组的组装区域，又详细划分了各道工序，包括备料组、上料组、紧固组、质检组、吊装协助组。通过适当调配各组人手比例、优化待组装物料摆放位置、组装技巧强化训练等措施，使各组人员之间默契配合，将单个模组的组装时间由最初的40分钟优化至25分钟，充分保障了吊车的作业效率。

除了单元模组的流水化组装作业外，整个项目的安装作业也按照流水化的模式进行。分为立柱片拼接组、运输组、模组组装、高空对接组、测量调整组、质检组等工序，以模组组装为核心，各个工作组充分保证模组组装的需求，进而保证整体的吊车作业效率。立柱片拼接组分为2组在后台其他区域进行拼接，拼接好的立柱片经过质检合格后，运输组由后台±0m运至-8.6m，待模组组装使用；模组组装完成后由吊车吊至高空，高空对接组完成上下段模组的连接工作，释放吊车再次进行吊装作业；完成高空对接的模组由测量组进行精度调整，保证整体的安装质量达到合同设计要求，质检组完成最后的检查确认。经过短时间的磨合调整，每天最多可以完成吊装作业16次，平均计算每天的吊装作业次数约为12次，故在4个月内完成了货架的安装工作，比预估至少6个月的时间减少了约35%，获得了客户与货架制造商的高度认可。

在配合库板安装方面，根据本工程内部4个分区的实际情况，实际安装顺序为1区、4区、2区、3区。在每个区域的货架完成安装后，转到下一安装区域尽量远离已完成区域，为保温库板施工提供安装空间与场地。这样做虽然牺牲了部分货架安装的便利性，增加了部分货架施工时间，但从整体项目工期考虑还是有必要的，也实现了客户提出的总体工期要求。货架施工顺序如图7。

图7：货架施工顺序

面对户外夏季高温作业的不利条件，通过调整作业时间，避开中午高温时段施工的方式来解决；同时，也充分准备夏季防暑降温措施，提供充足的凉茶、防暑药品；也安排专职安全人员，观察、监控现场的施工安全状况，对隐患及时提醒纠正；同时，针对各作业组团队作业的方式，指派组长负责，组内成员相互监督提醒，防患于未然。这样既实现了项目的安全目标，也从侧面保障了项目的总体目标。

四、影响库架一体式仓库推广的因素

库架一体式仓库相对于库架分离式有着较多的优点，但目前在国内市场的推广却并不理想。综合分析主要有两个因素制约着其推广：

1.技术因素

库架一体式仓库以货架为库板支撑，对货架的设计与材料选型等多个方面均有较高要求，既要考虑货物的静荷载、搬运设备带来的运动荷载，还有建筑设计时才需考虑的因素，如风载荷、雨雪载荷、地震载荷以及屋面检修载荷等的影响，以及其他公用工程设备承载等，需对结构进行合理规划、设计和核算。由于国内在此方面还未形成成熟的技术体系，只有小范围、小规模的案例应用，对库架一体式技术的推广带来了一定的影响。

2.政策因素

库架一体式仓库目前在国内尚无规范可循，其作为建筑归类还是作为设备归类也无明确依据，各地在政策方面还存在一定的不确定性。这就给用户在前期方案规划如何定位带来了难题，如按建筑归类，则需增加立项、审批等程序，且因无明确规范可循，审批难度可想而知，在一定程度上限制了其进一步推广应用。

基于上述原因，库架一体式仓库在国内的推广还需一定时日。随着国内成功应用的案例逐渐增多，且伴随着货架技术的发展，相关企业在设计、制造、安装等方面的能力会越来越强，库架合一式立体仓库的应用也会越来越广泛；同时，积极借鉴国际上对此技术的成熟应用，也会进一步推动国内相关规范的完善，相信在不远的将来库架一体式仓库会有全面推广的美好前景。