桥涵构筑物钢筋加工工厂化及机械化在高速公路建设中的推广运用

林鸿仁

（广州市市政集团有限公司，广东广州 510060）

0 前言

随着我国社会经济的高速发展，我国高速公路的修建里程也在逐年迅速增长。近年来，由于高速公路建设逐渐推行了标准化的管理，全面推行规范化、标准化、精细化的管理，明显提高了高速公路工程质量管理水平。本文主要介绍肇花高速公路一标实行标准化管理后，桥涵构筑物钢筋加工工厂化及机械化的应用。实践证明其对提高构筑物的施工质量和效率等方面起到重要的作用。

1 工程概况

肇花高速公路第一合同段，起点位于四会市东城区张洞，与珠江三角洲经济区外环高速公路江门至肇庆高速公路主线终点顺接，终点位于大旺北互通处与第二合同段起点相接。该项目合同段起点K0+000，终点桩号K5+300，主线共长5.3 km。该标段有互通立交1座，互通匝道9条，合计3591.98 m。该标段共有涵洞22座，其中钢筋混凝土盖板涵9座，通道涵7座，箱涵6座。该标段的桥涵等结构物较多，钢筋应用量大，在钢筋制作方面，该标段采用了工厂化及机械化的施工管理，即建立规范的钢筋加工厂存放钢筋，以及采用先进的机械设备对钢筋进行加工。

由于该标段是肇花高速公路先行标段，业主对该标段寄予厚望，希望通过该标段的建设能够创建典型示范合同段，并且探索出较为成功的建设经验，并为后续标段树立榜样。

2 国内外现状

上世纪80年代中期之前，欧洲也是以工地现场加工为主，与国内所用设备类似；80年代后期才开始发展半自动化及自动化的钢筋加工机械，并逐步形成商品钢筋加工配送的经营模式。目前，在欧美、东南亚等一些国家，差不多每隔50～100 km就有一座现代化的钢筋加工厂，钢筋配送是很普遍的事情，其钢筋规格较统一，品种少，便于数控设备的高效率生产，加上钢材深加工企业使用的设备先进，管理到位，因此生产效率很高。

目前国内钢筋的加工制作正处于传统的手工作坊制作和工厂机械化制作并行阶段。主要有以下三种：

（1）现场加工：即工地现场钢筋棚下利用简易加工设备进行的传统综合加工方式，有的甚至因施工现场狭窄只能在基坑里加工。

（2）传统钢筋加工厂(小作坊)：所用设备陈旧，与工地用设备类似，重点以加工线材、盘螺制品为主的加工配送方式。

（3）机械化钢筋加工厂：工厂内运用先进管理模式并利用数控机械加工设备、吊装设备、运输设备进行的高效的综合加工配送方式。

3 桥涵构筑物钢筋加工采用工厂化及机械化的优点

传统高速公路工程的钢筋制作，钢筋加工棚设置较为分散，钢筋制作主要以手工为主，简陋的设备配合。这种模式钢筋加工管理较为松懈，加工过程中对原材料随意加工，产生的废料比较多，浪费较大；钢筋加工棚设置比较分散，加大了安全成本投资和现场安全管理的难度；钢筋加工以人工操作为主，劳动强度大，难以保证钢筋制作的精度。因此，这种落后的钢筋加工模式必将被先进的工厂化、机械化的加工模式所取代。

相比传统的钢筋制作模式，桥涵构筑物钢筋工厂化及机械化加工模式具备以下几个优点：

（1）专门建设高标准的钢筋加工厂，把以往在简陋钢筋加工棚进行加工的模式转移到全封闭的钢筋加工厂内，给钢筋储存及加工提供一个良好的场所，为今后类似于预拌混凝土模式的钢筋加工商品化、工厂配送化创造条件。

（2）综合应用各种先进的钢筋加工自动化或半自动化机械设备，提高了钢筋加工精度，提高了生产效率，有利于钢筋加工质量和安全管理。

4 桥涵构筑物钢筋采用工厂化及机械化加工模式应用情况

4.1 钢筋加工工厂化建设

钢筋集中加工厂采用工厂化管理模式，能极大地解决以上不足，从根本上解决了技术人力不足，减少了原材料的浪费，最大限度地降低了施工成本。另外，由于工程量比较集中，场地较大，可堆放大量原材料，受外界影响小，能够较好地保障供应。同时减少了安全成本的投入，工厂采用全封闭形式，在工厂周围设置保安系统，能从源头杜绝了以往原材料常有丢失、被盗现象的发生。

4.1.1 钢筋加工厂选址

钢筋加工厂选址要遵循的原则：位置适中，便于钢筋加工成品运至施工现场，减少运输的运距；地势开阔，交通便利，水电量充足；远离居民的密集区域，避免钢筋加工生产噪音扰民产生的纠纷。

4.1.2 钢筋加工厂建设规模及要求

（1）根据该工程的工程量状况，钢筋加工厂房的占地面积设置不少于2000 m2，高度不低于13 m；采用轻钢结构，屋顶采用兰色彩钢瓦，墙面为白色，角柱为兰色；钢筋加工场应作硬化处理并做好排水；四周应围闭，确保雨水不会飘入厂内，如图1所示。

图1 钢筋加工场实景

（2）加工厂内部应划分为：原材料堆放区、加工区、半成品、成品堆放区。钢筋按照上述区域堆放，流水线布置，设置明显的标志牌。

地面上涂刷油漆或者反光标线，将各功能区合理分隔。并将各功能区的名字用油漆写在地面上，这样可以保证材料堆放整齐有序，见图2所示。

图2 钢筋加工厂平面布置图

（3）加工场内醒目位置应设置工程公示牌、施工平面布置图、安全生产牌、消防保卫牌、管理人员名单及监督电话牌、文明施工牌等明示标志。

（4）在加工制作区应悬挂各号钢筋的大样设计图，标明尺寸、部位，确保下料及加工准确。

（5）钢筋加工厂内应设置禁止及警告标志。

焊接、切割场所应设置禁止标志、警告标志。木工加工区应设置禁止标志。安全通道应设置禁止标志。使用氧气、乙炔等易燃易爆场所应设置禁止标志和明示标志。加工场出人口和场内应设置禁止标志和警告标志。用电场所应设置警告标志。易发生火灾场所应设置警告标志。消防器材放置场所应设置提示标志。各作业区应设置分区标识牌。

（6）钢筋加工厂配备以下设备：

二台起吊能力为10 t的龙门吊、一台数控钢筋弯箍机、一台数控制钢筋弯曲中心、一台数控钢筋笼成型机，以及钢筋挤压连接机、焊接等电气设备。

4.2 自动化机械设备配置

4.2.1 WG12B数控钢筋弯箍机

WG12B数控钢筋弯箍机是一台具有双方向弯曲功能的全自动化箍筋生产设备，可以加工冷轧及热轧高强度盘条钢筋，该设备具有钢筋矫直、测量、双方向弯曲及剪切功能，将盘条钢筋一次性加工成型，可以加工成定尺直条钢筋、单头弯曲的钢筋、不闭合和闭合的（箍筋）。较之传统的弯箍设备，加工的速度及精确度大大地提高。而且精度的提高，对提高该标段结构物保护层的合格率起到关键的作用。

4.2.1.1 施工工艺流程图（见图3）

4.2.1.2 施工工艺技术参数（见表1）

4.2.1.3 劳动组织

由于采用全自动化数控弯箍机，劳动力需求大大减低，一般情况下，只需一名操作工和一名箍筋收集辅助工即可。施工效率较之传统的加工模式大大提高。

图3 WG12B数控钢筋弯箍机施工工艺流程图

表1 施工工艺技术参数表

4.2.2 HL8-20-12数控钢筋笼成型机

4.2.2.1 设备简介

HL8-20-12数控钢筋笼成型机由电气控制部分、放线架、箍筋入料导辊装置、配筋底架、配筋架、固定转盘、焊笼底架、移动转盘、托笼装置、液压系统、操作平台及链式上料装置等组成，如图4所示。

图4 HL8-20-12数控钢筋笼成型机实景

4.2.2.2 施工工艺流程（见图5）

图5 HL8-20-12数控钢筋笼成型机施工工艺流程图

4.2.2.3 主要技术参数（见表2）

表2 钢筋笼技术参数表

4.2.2.4 使用效果

以加工成型一个桩径150 cm，主筋30-Φ25 mm，长度12 m的钢筋笼为例。

工效方面：按照传统施工工艺，组装骨架需要6个熟练工人工作2.0～2.5 h，组装完成后盘绕箍筋需要3个熟练工人工作1.5～2.0 h，整体完成合计需要16.5～21 h；采用数控钢筋笼成型机作业，3熟练工人工作1.5～2.0 h即可完成钢筋笼的组装和箍筋的盘绕，整体完成合计需要4.5～6.0 h；由此可见工效提高3～4倍。

质量保证方面：采用传统工艺，主筋间距误差±5 mm；螺旋筋间距误差±10 mm，且在施工过程中需要花费大量的精力和时间进行定位。采用数控钢筋笼成型机作业，主筋间距误差±2 mm；螺旋筋间距误差±3 mm，且主筋顺直；同时由于箍筋采用二氧化碳保护焊，焊接质量可靠而且牢固，不容易在运输过程中滑动跑位。

成本方面：由于工效的提高，极大地降低加工工费，节约了成本。

5 结语

肇花高速公路一标段桥涵构筑物钢筋的加工制作通过实行工厂化及机械化管理模式，在提高桥涵构筑物施工质量，钢筋制作的成本中取得了很好的成效。由于制作的钢筋尺寸精度高，因而在控制涵构筑物保护层合格率方面起到关键的作用。在2011-2012年度的广东省交通运输厅质量监督站的年度综合检查评比中，该标段结构物保护层总体合格率达到92%以上，远远超出全省的平均值，这在很大程度上得益于该项目采用了工厂化及机械化的钢筋加工的管理模式。

钢筋工厂化及机械化的加工模式，前期建设加工厂，以及购买自动化设备投资会较大。但随着近几年高速公路建设单位推广标准化管理后，对于施工单位前期临时设施建设费用（包括钢筋加工厂的建设费用）均能包含于投标造价中。这样，施工单位不仅可以节省前期临时建设的开销，而且通过标准化管理达到提高生产管理效率目的。因此，这种工厂化、机械化的钢筋加工模式将是未来高速公路工程建设的发展趋势。