橋涵構(gòu)筑物鋼筋加工工廠化及機(jī)械化在高速公路建設(shè)中的推廣運(yùn)用

林鴻仁

（廣州市市政集團(tuán)有限公司，廣東廣州 510060）

0 前言

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國(guó)高速公路的修建里程也在逐年迅速增長(zhǎng)。近年來(lái)，由于高速公路建設(shè)逐漸推行了標(biāo)準(zhǔn)化的管理，全面推行規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化的管理，明顯提高了高速公路工程質(zhì)量管理水平。本文主要介紹肇花高速公路一標(biāo)實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)化管理后，橋涵構(gòu)筑物鋼筋加工工廠化及機(jī)械化的應(yīng)用。實(shí)踐證明其對(duì)提高構(gòu)筑物的施工質(zhì)量和效率等方面起到重要的作用。

1 工程概況

肇花高速公路第一合同段，起點(diǎn)位于四會(huì)市東城區(qū)張洞，與珠江三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)外環(huán)高速公路江門至肇慶高速公路主線終點(diǎn)順接，終點(diǎn)位于大旺北互通處與第二合同段起點(diǎn)相接。該項(xiàng)目合同段起點(diǎn)K0+000，終點(diǎn)樁號(hào)K5+300，主線共長(zhǎng)5.3 km。該標(biāo)段有互通立交1座，互通匝道9條，合計(jì)3591.98 m。該標(biāo)段共有涵洞22座，其中鋼筋混凝土蓋板涵9座，通道涵7座，箱涵6座。該標(biāo)段的橋涵等結(jié)構(gòu)物較多，鋼筋應(yīng)用量大，在鋼筋制作方面，該標(biāo)段采用了工廠化及機(jī)械化的施工管理，即建立規(guī)范的鋼筋加工廠存放鋼筋，以及采用先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備對(duì)鋼筋進(jìn)行加工。

由于該標(biāo)段是肇花高速公路先行標(biāo)段，業(yè)主對(duì)該標(biāo)段寄予厚望，希望通過(guò)該標(biāo)段的建設(shè)能夠創(chuàng)建典型示范合同段，并且探索出較為成功的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，并為后續(xù)標(biāo)段樹立榜樣。

2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀

上世紀(jì)80年代中期之前，歐洲也是以工地現(xiàn)場(chǎng)加工為主，與國(guó)內(nèi)所用設(shè)備類似；80年代后期才開始發(fā)展半自動(dòng)化及自動(dòng)化的鋼筋加工機(jī)械，并逐步形成商品鋼筋加工配送的經(jīng)營(yíng)模式。目前，在歐美、東南亞等一些國(guó)家，差不多每隔50～100 km就有一座現(xiàn)代化的鋼筋加工廠，鋼筋配送是很普遍的事情，其鋼筋規(guī)格較統(tǒng)一，品種少，便于數(shù)控設(shè)備的高效率生產(chǎn)，加上鋼材深加工企業(yè)使用的設(shè)備先進(jìn)，管理到位，因此生產(chǎn)效率很高。

目前國(guó)內(nèi)鋼筋的加工制作正處于傳統(tǒng)的手工作坊制作和工廠機(jī)械化制作并行階段。主要有以下三種：

（1）現(xiàn)場(chǎng)加工：即工地現(xiàn)場(chǎng)鋼筋棚下利用簡(jiǎn)易加工設(shè)備進(jìn)行的傳統(tǒng)綜合加工方式，有的甚至因施工現(xiàn)場(chǎng)狹窄只能在基坑里加工。

（2）傳統(tǒng)鋼筋加工廠(小作坊)：所用設(shè)備陳舊，與工地用設(shè)備類似，重點(diǎn)以加工線材、盤螺制品為主的加工配送方式。

（3）機(jī)械化鋼筋加工廠：工廠內(nèi)運(yùn)用先進(jìn)管理模式并利用數(shù)控機(jī)械加工設(shè)備、吊裝設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備進(jìn)行的高效的綜合加工配送方式。

3 橋涵構(gòu)筑物鋼筋加工采用工廠化及機(jī)械化的優(yōu)點(diǎn)

傳統(tǒng)高速公路工程的鋼筋制作，鋼筋加工棚設(shè)置較為分散，鋼筋制作主要以手工為主，簡(jiǎn)陋的設(shè)備配合。這種模式鋼筋加工管理較為松懈，加工過(guò)程中對(duì)原材料隨意加工，產(chǎn)生的廢料比較多，浪費(fèi)較大；鋼筋加工棚設(shè)置比較分散，加大了安全成本投資和現(xiàn)場(chǎng)安全管理的難度；鋼筋加工以人工操作為主，勞動(dòng)強(qiáng)度大，難以保證鋼筋制作的精度。因此，這種落后的鋼筋加工模式必將被先進(jìn)的工廠化、機(jī)械化的加工模式所取代。

相比傳統(tǒng)的鋼筋制作模式，橋涵構(gòu)筑物鋼筋工廠化及機(jī)械化加工模式具備以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

（1）專門建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)的鋼筋加工廠，把以往在簡(jiǎn)陋鋼筋加工棚進(jìn)行加工的模式轉(zhuǎn)移到全封閉的鋼筋加工廠內(nèi)，給鋼筋儲(chǔ)存及加工提供一個(gè)良好的場(chǎng)所，為今后類似于預(yù)拌混凝土模式的鋼筋加工商品化、工廠配送化創(chuàng)造條件。

（2）綜合應(yīng)用各種先進(jìn)的鋼筋加工自動(dòng)化或半自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備，提高了鋼筋加工精度，提高了生產(chǎn)效率，有利于鋼筋加工質(zhì)量和安全管理。

4 橋涵構(gòu)筑物鋼筋采用工廠化及機(jī)械化加工模式應(yīng)用情況

4.1 鋼筋加工工廠化建設(shè)

鋼筋集中加工廠采用工廠化管理模式，能極大地解決以上不足，從根本上解決了技術(shù)人力不足，減少了原材料的浪費(fèi)，最大限度地降低了施工成本。另外，由于工程量比較集中，場(chǎng)地較大，可堆放大量原材料，受外界影響小，能夠較好地保障供應(yīng)。同時(shí)減少了安全成本的投入，工廠采用全封閉形式，在工廠周圍設(shè)置保安系統(tǒng)，能從源頭杜絕了以往原材料常有丟失、被盜現(xiàn)象的發(fā)生。

4.1.1 鋼筋加工廠選址

鋼筋加工廠選址要遵循的原則：位置適中，便于鋼筋加工成品運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，減少運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)距；地勢(shì)開闊，交通便利，水電量充足；遠(yuǎn)離居民的密集區(qū)域，避免鋼筋加工生產(chǎn)噪音擾民產(chǎn)生的糾紛。

4.1.2 鋼筋加工廠建設(shè)規(guī)模及要求

（1）根據(jù)該工程的工程量狀況，鋼筋加工廠房的占地面積設(shè)置不少于2000 m2，高度不低于13 m；采用輕鋼結(jié)構(gòu)，屋頂采用蘭色彩鋼瓦，墻面為白色，角柱為蘭色；鋼筋加工場(chǎng)應(yīng)作硬化處理并做好排水；四周應(yīng)圍閉，確保雨水不會(huì)飄入廠內(nèi)，如圖1所示。

圖1 鋼筋加工場(chǎng)實(shí)景

（2）加工廠內(nèi)部應(yīng)劃分為：原材料堆放區(qū)、加工區(qū)、半成品、成品堆放區(qū)。鋼筋按照上述區(qū)域堆放，流水線布置，設(shè)置明顯的標(biāo)志牌。

地面上涂刷油漆或者反光標(biāo)線，將各功能區(qū)合理分隔。并將各功能區(qū)的名字用油漆寫在地面上，這樣可以保證材料堆放整齊有序，見圖2所示。

圖2 鋼筋加工廠平面布置圖

（3）加工場(chǎng)內(nèi)醒目位置應(yīng)設(shè)置工程公示牌、施工平面布置圖、安全生產(chǎn)牌、消防保衛(wèi)牌、管理人員名單及監(jiān)督電話牌、文明施工牌等明示標(biāo)志。

（4）在加工制作區(qū)應(yīng)懸掛各號(hào)鋼筋的大樣設(shè)計(jì)圖，標(biāo)明尺寸、部位，確保下料及加工準(zhǔn)確。

（5）鋼筋加工廠內(nèi)應(yīng)設(shè)置禁止及警告標(biāo)志。

焊接、切割場(chǎng)所應(yīng)設(shè)置禁止標(biāo)志、警告標(biāo)志。木工加工區(qū)應(yīng)設(shè)置禁止標(biāo)志。安全通道應(yīng)設(shè)置禁止標(biāo)志。使用氧氣、乙炔等易燃易爆場(chǎng)所應(yīng)設(shè)置禁止標(biāo)志和明示標(biāo)志。加工場(chǎng)出人口和場(chǎng)內(nèi)應(yīng)設(shè)置禁止標(biāo)志和警告標(biāo)志。用電場(chǎng)所應(yīng)設(shè)置警告標(biāo)志。易發(fā)生火災(zāi)場(chǎng)所應(yīng)設(shè)置警告標(biāo)志。消防器材放置場(chǎng)所應(yīng)設(shè)置提示標(biāo)志。各作業(yè)區(qū)應(yīng)設(shè)置分區(qū)標(biāo)識(shí)牌。

（6）鋼筋加工廠配備以下設(shè)備：

二臺(tái)起吊能力為10 t的龍門吊、一臺(tái)數(shù)控鋼筋彎箍機(jī)、一臺(tái)數(shù)控制鋼筋彎曲中心、一臺(tái)數(shù)控鋼筋籠成型機(jī)，以及鋼筋擠壓連接機(jī)、焊接等電氣設(shè)備。

4.2 自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備配置

4.2.1 WG12B數(shù)控鋼筋彎箍機(jī)

WG12B數(shù)控鋼筋彎箍機(jī)是一臺(tái)具有雙方向彎曲功能的全自動(dòng)化箍筋生產(chǎn)設(shè)備，可以加工冷軋及熱軋高強(qiáng)度盤條鋼筋，該設(shè)備具有鋼筋矯直、測(cè)量、雙方向彎曲及剪切功能，將盤條鋼筋一次性加工成型，可以加工成定尺直條鋼筋、單頭彎曲的鋼筋、不閉合和閉合的（箍筋）。較之傳統(tǒng)的彎箍設(shè)備，加工的速度及精確度大大地提高。而且精度的提高，對(duì)提高該標(biāo)段結(jié)構(gòu)物保護(hù)層的合格率起到關(guān)鍵的作用。

4.2.1.1 施工工藝流程圖（見圖3）

4.2.1.2 施工工藝技術(shù)參數(shù)（見表1）

4.2.1.3 勞動(dòng)組織

由于采用全自動(dòng)化數(shù)控彎箍機(jī)，勞動(dòng)力需求大大減低，一般情況下，只需一名操作工和一名箍筋收集輔助工即可。施工效率較之傳統(tǒng)的加工模式大大提高。

圖3 WG12B數(shù)控鋼筋彎箍機(jī)施工工藝流程圖

表1 施工工藝技術(shù)參數(shù)表

4.2.2 HL8-20-12數(shù)控鋼筋籠成型機(jī)

4.2.2.1 設(shè)備簡(jiǎn)介

HL8-20-12數(shù)控鋼筋籠成型機(jī)由電氣控制部分、放線架、箍筋入料導(dǎo)輥裝置、配筋底架、配筋架、固定轉(zhuǎn)盤、焊籠底架、移動(dòng)轉(zhuǎn)盤、托籠裝置、液壓系統(tǒng)、操作平臺(tái)及鏈?zhǔn)缴狭涎b置等組成，如圖4所示。

圖4 HL8-20-12數(shù)控鋼筋籠成型機(jī)實(shí)景

4.2.2.2 施工工藝流程（見圖5）

圖5 HL8-20-12數(shù)控鋼筋籠成型機(jī)施工工藝流程圖

4.2.2.3 主要技術(shù)參數(shù)（見表2）

表2 鋼筋籠技術(shù)參數(shù)表

4.2.2.4 使用效果

以加工成型一個(gè)樁徑150 cm，主筋30-Φ25 mm，長(zhǎng)度12 m的鋼筋籠為例。

工效方面：按照傳統(tǒng)施工工藝，組裝骨架需要6個(gè)熟練工人工作2.0～2.5 h，組裝完成后盤繞箍筋需要3個(gè)熟練工人工作1.5～2.0 h，整體完成合計(jì)需要16.5～21 h；采用數(shù)控鋼筋籠成型機(jī)作業(yè)，3熟練工人工作1.5～2.0 h即可完成鋼筋籠的組裝和箍筋的盤繞，整體完成合計(jì)需要4.5～6.0 h；由此可見工效提高3～4倍。

質(zhì)量保證方面：采用傳統(tǒng)工藝，主筋間距誤差±5 mm；螺旋筋間距誤差±10 mm，且在施工過(guò)程中需要花費(fèi)大量的精力和時(shí)間進(jìn)行定位。采用數(shù)控鋼筋籠成型機(jī)作業(yè)，主筋間距誤差±2 mm；螺旋筋間距誤差±3 mm，且主筋順直；同時(shí)由于箍筋采用二氧化碳保護(hù)焊，焊接質(zhì)量可靠而且牢固，不容易在運(yùn)輸過(guò)程中滑動(dòng)跑位。

成本方面：由于工效的提高，極大地降低加工工費(fèi)，節(jié)約了成本。

5 結(jié)語(yǔ)

肇花高速公路一標(biāo)段橋涵構(gòu)筑物鋼筋的加工制作通過(guò)實(shí)行工廠化及機(jī)械化管理模式，在提高橋涵構(gòu)筑物施工質(zhì)量，鋼筋制作的成本中取得了很好的成效。由于制作的鋼筋尺寸精度高，因而在控制涵構(gòu)筑物保護(hù)層合格率方面起到關(guān)鍵的作用。在2011-2012年度的廣東省交通運(yùn)輸廳質(zhì)量監(jiān)督站的年度綜合檢查評(píng)比中，該標(biāo)段結(jié)構(gòu)物保護(hù)層總體合格率達(dá)到92%以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出全省的平均值，這在很大程度上得益于該項(xiàng)目采用了工廠化及機(jī)械化的鋼筋加工的管理模式。

鋼筋工廠化及機(jī)械化的加工模式，前期建設(shè)加工廠，以及購(gòu)買自動(dòng)化設(shè)備投資會(huì)較大。但隨著近幾年高速公路建設(shè)單位推廣標(biāo)準(zhǔn)化管理后，對(duì)于施工單位前期臨時(shí)設(shè)施建設(shè)費(fèi)用（包括鋼筋加工廠的建設(shè)費(fèi)用）均能包含于投標(biāo)造價(jià)中。這樣，施工單位不僅可以節(jié)省前期臨時(shí)建設(shè)的開銷，而且通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化管理達(dá)到提高生產(chǎn)管理效率目的。因此，這種工廠化、機(jī)械化的鋼筋加工模式將是未來(lái)高速公路工程建設(shè)的發(fā)展趨勢(shì)。