智能鋼筋加工生產(chǎn)線(xiàn)在橋梁施工中的應(yīng)用實(shí)踐

（中鐵隧道集團(tuán)一處有限公司，重慶 404020）

隨著道路交通的日益完善，橋梁工程施工標(biāo)段中體現(xiàn)出大幅綜合性工程，智能鋼筋機(jī)械化配套設(shè)施的引進(jìn)及有效使用對(duì)鋼筋半成品加工質(zhì)量及成本控制至關(guān)重要，與常規(guī)設(shè)備的流程化工序施工比較，其提高了施工效率、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化，有效降低了成本，為工程主體標(biāo)準(zhǔn)化施工帶來(lái)了堅(jiān)實(shí)的保障。

在大型綜合型工程施工中，智能鋼筋生產(chǎn)線(xiàn)的使用對(duì)鋼筋籠的制作及豎向鋼筋的連接生產(chǎn)發(fā)揮著重要作用。根據(jù)設(shè)計(jì)需求，對(duì)不同型號(hào)的鋼筋鋸切、鐓粗、套絲、打磨按工序流程、獨(dú)立模塊加工、集成化生產(chǎn)為一體的流水線(xiàn)作業(yè)；本文結(jié)合昆明某高速公路項(xiàng)目使用情況，從設(shè)備構(gòu)造、生產(chǎn)流程、質(zhì)量情況、經(jīng)濟(jì)性等方面進(jìn)行總結(jié)闡述。

1 工程概況

云南昆明至倘甸高速公路某標(biāo)段項(xiàng)目位于昆明市五華區(qū)，標(biāo)段起點(diǎn)主線(xiàn)里程K0+000，位于西三環(huán)普吉立交東側(cè)，終點(diǎn)暫定里程為K6+500，位于桃園小村東北側(cè)；另包含支線(xiàn)普吉立交及西三環(huán)改造工程，全長(zhǎng)約10km，主要工作量為路基、橋梁工程，路基多為高挖深填；主要橋梁結(jié)構(gòu)物5 座，立交互通2 處；鋼筋鋸切、鐓粗、打磨、清掃生產(chǎn)總量26 484.78t，主要規(guī)格分別為HPB300 型鋼筋2 566.91t、HRB300 型鋼筋61.20t、HRB400 型鋼筋15 930.69t、HRB500型鋼筋7 923.98t。

2 智能鋼筋加工生產(chǎn)線(xiàn)的構(gòu)造及原理

如圖1 所示，智能鋼筋加工生產(chǎn)線(xiàn)主要由自動(dòng)送料線(xiàn)、鋸床、提升分料一體機(jī)、鐓粗套絲打磨模塊、鋼筋輸送線(xiàn)、儲(chǔ)料倉(cāng)、控制單元等組成。各工位按鋼筋鋸切，鐓粗、套絲、打磨、清掃等工序獨(dú)立完成作業(yè)；其次，采用PCL 控制集成模板發(fā)出相應(yīng)指令，通過(guò)電控與氣動(dòng)相結(jié)合的方式完成相應(yīng)部位鋼筋生產(chǎn)流水作業(yè)，使得整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程形成智能化生產(chǎn)線(xiàn)。

圖1 智能鋼筋加工生產(chǎn)線(xiàn)組裝

3 智能鋼筋加工生產(chǎn)流程

智能鋼筋加工生產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)流程為：自動(dòng)送料→定尺→鐓粗→套絲→打磨→清掃→自動(dòng)收料→尋找倉(cāng)位→分級(jí)儲(chǔ)料；從鋼筋送料至分級(jí)儲(chǔ)料共8 個(gè)環(huán)節(jié)、4 道工序，每道環(huán)節(jié)按照設(shè)定的時(shí)間完成流水作業(yè)，如圖2。

圖2 智能鋼筋加工生產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)流程

3.1 鋼筋鋸切

鋼筋鋸切生產(chǎn)是鋼筋配料→自動(dòng)送料→端面齊平→定尺鋸切的過(guò)程，根據(jù)施工設(shè)計(jì)圖及設(shè)備參數(shù)列表，選擇對(duì)應(yīng)型號(hào)鋼筋數(shù)量，設(shè)定技術(shù)參數(shù)（端頭鋸切長(zhǎng)度、需求長(zhǎng)度），通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)完成生產(chǎn)。

鋼筋鋸切生產(chǎn)過(guò)程中，操作人員配料時(shí)應(yīng)對(duì)變形嚴(yán)重的原材料進(jìn)行校正處理或剔除，否則在后續(xù)鋼筋傳送中易出現(xiàn)卡停故障，需要人工協(xié)助處理，同時(shí)影響鐓粗、套絲設(shè)備的使用壽命。其次，對(duì)鋸切運(yùn)行狀態(tài)觀察及廢料的及時(shí)清理。

3.2 鋼筋鐓粗

鋼筋鐓粗生產(chǎn)即鋸切完成后的半成品→傳送（單根提升、料槽輸送）→鐓粗的過(guò)程，本作業(yè)單元根據(jù)設(shè)計(jì)及業(yè)主要求進(jìn)行配置，未作強(qiáng)制要求鐓粗時(shí)，從降低設(shè)備購(gòu)置成本方面考慮，可以減少本單元；同時(shí)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)布置情況，更好的優(yōu)化作業(yè)場(chǎng)地及空間面積。

3.3 鋼筋套絲

如圖3 所示，鋼筋套絲生產(chǎn)是鐓粗完成后的半成品→傳送（料槽輸送）→套絲的過(guò)程，套絲作為一個(gè)獨(dú)立單元，通過(guò)電氣動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了鋼筋?yuàn)A緊、定位、機(jī)頭自動(dòng)行走與后移集一體化的生產(chǎn)流程，按不同型號(hào)鋼筋設(shè)計(jì)規(guī)范值進(jìn)行作業(yè)；通過(guò)智能控制，生產(chǎn)出的半成品從絲牙的數(shù)量要求、子規(guī)通規(guī)檢驗(yàn)通過(guò)率均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

圖3 鋼筋套絲生產(chǎn)

在套絲生產(chǎn)前，操作人員應(yīng)做好日常巡檢，對(duì)滾絲輪、刀具等做好調(diào)整、校正，對(duì)機(jī)頭給進(jìn)行程細(xì)心測(cè)量，避免出現(xiàn)絲牙數(shù)量的不一致；生產(chǎn)過(guò)程中，定時(shí)做好循環(huán)冷卻液、易損件磨損檢查，變形鋼筋?yuàn)A緊裝置偏差對(duì)齊的觀察，排出不合格產(chǎn)品出現(xiàn)。

3.4 鋼筋打磨

鋼筋打磨清掃是套絲后的半成品→傳送（料槽輸送）→打磨→清掃的過(guò)程。打磨、端面清洗為一個(gè)單元，通過(guò)控制系統(tǒng)對(duì)鋼筋半成品進(jìn)行定位、夾緊作業(yè)，按時(shí)間先后順序完成鋼筋端頭打磨及殘留物的清掃。

在生產(chǎn)過(guò)程前，應(yīng)校核定位面與旋轉(zhuǎn)刀的相對(duì)位置，根據(jù)鋼材材質(zhì)的硬度適當(dāng)調(diào)節(jié)，一般情況下控制在1～2mm 之間，調(diào)節(jié)過(guò)少絲頭端面打磨不平整，調(diào)節(jié)過(guò)多易造成旋轉(zhuǎn)刀片損傷；還需定期檢查刀具、清洗鋼刷等易損件的磨損情況。

4 加工質(zhì)量分析

4.1 不合格率抽樣檢查

如表1 所示，結(jié)合云南某高速公路智能鋼筋加工設(shè)備前期使用情況，對(duì)半成品定期抽樣5 組（400 根/組），每組隨機(jī)抽樣200 根進(jìn)行質(zhì)量檢查，按鋼筋絲頭加工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范對(duì)不合格產(chǎn)品進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，計(jì)算產(chǎn)品合格率（95%以上為合格）；體現(xiàn)出智能加工設(shè)備使用性能及產(chǎn)品加工穩(wěn)定性，同時(shí)反映出操作人員技術(shù)水平對(duì)質(zhì)量影響程度。

表1 半成品不合格率抽樣檢查表

4.2 不合格點(diǎn)質(zhì)量分析

通過(guò)抽樣檢查，對(duì)不合格點(diǎn)產(chǎn)品通過(guò)排列圖法進(jìn)行技術(shù)分析，如表2、圖4 所示，智能鋼筋加工設(shè)備生產(chǎn)中的不合格產(chǎn)品主要受長(zhǎng)度偏差、直徑偏差、絲頭破損、端面平整度等因素影響；其中，主要影響因素A 類(lèi)（0～80%）為長(zhǎng)度、直徑偏差。結(jié)合表1 數(shù)據(jù)分析，尺寸偏差表現(xiàn)相對(duì)集中，體現(xiàn)在滾絲輪更換安裝、刀具給進(jìn)行程調(diào)整不當(dāng)導(dǎo)致不合格產(chǎn)品出現(xiàn)；次要因素B 類(lèi)（80%～90%）為絲頭破損，此類(lèi)不合格點(diǎn)的發(fā)生通常是操作人員對(duì)滾絲輪、刀具等易損件更換不及時(shí)；一般因素C 類(lèi)（90%～100%）表現(xiàn)在打磨刀具、鋼刷的調(diào)整與磨損件更換方面的不及時(shí)。因此，在日常生產(chǎn)中，應(yīng)重點(diǎn)把控主要因素的發(fā)生進(jìn)一步提高產(chǎn)品合格率，使設(shè)備最大程度發(fā)揮綜合效益。

表2 不合格點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)表

圖4 不合格點(diǎn)排列圖

5 智能鋼筋加工生產(chǎn)線(xiàn)的經(jīng)濟(jì)性分析

5.1 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析

通過(guò)生產(chǎn)過(guò)程中的實(shí)測(cè)，單工序作業(yè)時(shí)間相對(duì)固定，同工序生產(chǎn)使用時(shí)間偏差率小；運(yùn)行中，設(shè)備穩(wěn)定性較好，無(wú)需人工協(xié)助調(diào)節(jié)；如表3 所示，常規(guī)設(shè)備與智能生產(chǎn)線(xiàn)比較，在各工序生產(chǎn)中使用時(shí)間偏差率較?。涣魉鳂I(yè)時(shí)，鋼筋的傳送及人工的消耗占用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，因此，半成品生產(chǎn)間隔時(shí)間及作業(yè)人員配置相差較大。

表3 ?32鋼筋加工生產(chǎn)線(xiàn)與常規(guī)設(shè)備生產(chǎn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

5.2 鋼筋加工方案經(jīng)濟(jì)性對(duì)比

如表4 所示，采用智能設(shè)備每班節(jié)約3 個(gè)工天，生產(chǎn)效率比常規(guī)設(shè)備提高1.63 倍；根據(jù)市場(chǎng)行情，鋼筋工6 500 元/月計(jì)算，智能鋼筋加工生產(chǎn)線(xiàn)理論生產(chǎn)?32 鋼筋323 根/臺(tái)班；考慮兩類(lèi)設(shè)備生產(chǎn)效率，人工費(fèi)=∑（人工消耗量×日工資單價(jià)），折舊年限內(nèi)計(jì)算得出人工費(fèi)節(jié)約1 907 100元；因此，綜合設(shè)備購(gòu)置費(fèi)，不計(jì)算配件消耗差異，計(jì)算得出方案二共節(jié)約1907100-（480000-196000）=1623100 元。

表4 經(jīng)濟(jì)性對(duì)比

6 結(jié)論

智能鋼筋加工生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)現(xiàn)了鋼筋絲頭生產(chǎn)自動(dòng)化和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化，提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了工程成本，在橋梁工程集中的項(xiàng)目值得推廣應(yīng)用。