梁场采用全自动数控钢筋调直切断机加工钢筋带来的价值

侯军平

【摘  要】在工程建设中，为了提高施工质量、提升施工效率和节约成本，工艺改革势在必行。以合安铁路3标庐江制梁场900吨箱梁预制中，采用对焊机对焊长度12m的Φ12螺纹钢筋加工超长纵向钢筋和采用全自动数控钢筋调直切断机调直Φ12盘螺钢筋加工超长纵向钢筋。从工艺、劳务输出、生产效率、电费、施工质量、经济性等方面进行比较，分析了先进工艺带来的价值和意义。

【关键词】梁场;预制箱梁;钢筋加工;盘螺调直;工艺改革

由于市场劳务人员的减少，劳务工资大幅上涨，施工质量标准化管理的提升，原材价格的巨额上涨，先进的工艺渐渐取代落后的工艺显得尤为重要。现以庐江制梁场32m箱梁预制中加工超长Φ12钢筋，采用新工艺并进行了论述。

1、庐江制梁场箱梁预制超长钢筋加工工程量

钢筋加工尺寸及工程量见表1。

2、两种纵向超长钢筋加工工作原理介绍

（1）Φ12钢筋闪光对焊介绍

Φ12钢筋闪光对焊是：先将两个钢筋端头相对摆放，由钳口固定;接通电源使其钢筋头端面逐渐靠近，使两接头端面轻微接触，此时电流通过时接触点利用电阻热加热这些接触点，使钢筋头端面的金属触接点加热熔化，由于电流大，产生热量多，端部形成液体金属蒸发、喷射;随着动夹钳的缓慢推进，钢筋端部不断产生蒸发与喷射，在蒸气压力和电磁力的作用下，液态金属微粒不断从两接头中间喷出来形成闪光;由于喷射出的高温金属蒸气和金属微粒在空气中燃烧生成四氧化三铁，使端头接口及周围气体介质中的氧气含量减少，接头处氧化能力降低，从而提高了对焊接头的质量;在闪光过程中必须保证不发生断路和短路现象，使接头闪光稳定而且强烈。断路会使接头处无法连续燃烧铁微粒降低接头处氧气量，减弱了接头处的保护作用，接头易被氧化形成质量问题，闪光越强烈，焊接處的自保护作用越好。短路会使对焊接头过烧，导致接头报废。随着接头逐渐缩短，端头温度逐渐升高，喷射的速度也将加快，动夹钳的推进速度也必须逐渐加大，此时接头整个端面形成一层液体金属层，并在一定长度上使金属达到塑性变形温度。此时，放开电源按钮，停止闪光，立即对接头施加足够的顶锻压力，密封接头端面的间隙和液体金属爆破后留下的火口，同时挤出端面的液态金属及氧化物夹杂物，使洁净的塑性金属紧密接触融接，完成对焊。

（2）Φ12盘螺调直介绍

全自动数控钢筋调直切断机在微电脑控制系统上输入钢筋尺寸和根数;将盘螺安装到释线架上，摆放在钢筋调直切断机前端约8～10米处（如图1所示），确保钢筋调直过程中有足够的松弛度;将钢筋

穿过调直筒的调直轮，对称的多套曲线调直轮在调直筒的旋转下螺旋状挤压弯曲的钢筋，使钢筋被压直，即所供弯曲线材在双曲线的作用下，较完全的消除了弯曲应力，即被完成调直（利用调直轮支架上螺丝左右的旋转可调整线材的顺直度）;在主动箱的后面装配链轮及链条带动被动箱，由被动箱完成调直前后的整个牵引送料工作;当调直后的钢筋达到设定的长度时，由电机带动液压泵产生液压动力带动剪切机构切断钢筋;在切断过程中由于线材在持续前行，切断时的瞬间阻力推动装有剪切机构的活动小车前行，形成跟刀运动，完成切断后在活塞杆带动下刀回位，线材阻力消除，然后活动小车被弹簧拉回并回到初始状态。调直后的钢筋落入受料架上，检查钢筋尺寸和调直质量，进行调解，以确保钢筋长度精度和调直质量。然后开始大量加工。

3、钢筋的选用

国家铁路局发布的行业标准《高速铁路预制后张法预应力混凝土简支梁》TB/T3432-2016，第3.2.11条规定：建设高速铁路预制后张法预应力混凝土简支梁所使用的螺纹钢，其性能除了必须符合《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》GB1499.1、《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》GB1499.2的要求外，还必须符合铁标TB/T3432-2016相应规定。

（1）Φ12钢筋闪光对焊

市场上，Φ12线材钢筋的长度一般为9m和12m。若选用9m钢筋，一榀箱梁需要焊接钢筋接头约为9477.16÷9≈1053个左右;选用12m钢筋，一榀箱梁需要焊接钢筋接头约为9477.16÷12≈790个。部分原材接头呈马蹄口，无法对焊需切除，根数越多，数量相对越大。因此闪光对焊选用符合铁标TB/T3432-2016的12mΦ12线材。

（2）Φ12盘螺调直

盘螺运输方便，并在施工中可避免造成钢筋接头浪费，市场上Φ12盘螺货源充足，吨位多为2.2～2.5吨之间，梁场钢筋调直数量多，为降低浪费，所需每捆长度越长越好。采购中发现多为2.305吨。因此盘螺调直选用符合铁标TB/T3432-2016的大捆Φ12钢筋。

4、一榀梁纵向超长钢筋加工所需劳务技能要求、工作时长和工费支出

（1）Φ12钢筋闪光对焊

需要获得有效焊工证且技术熟练的电焊工2名，轮流摆料和对焊。一榀梁8.416吨，311根钢筋，约790个接头，焊接时长约为9～10个小时，计算时按照10小时计。目前市场上熟练有证电焊工对焊一榀梁工费最少为：300元×2人=600元。

（2）Φ12盘螺调直

需叉车配合将盘螺安装在放线架上，普工1名，简单培训就可上岗。将钢筋穿入调直机，约为7～8分钟，调直一捆2.305吨盘螺约52分钟，一榀梁需要调直钢筋8.416吨，4小时内可完成一榀梁纵向钢筋加工任务。目前调直一榀梁纵向钢筋工费：200元×1人=200元。

从以上得出，盘螺调直工人无技能要求，用工少，用时短，优于闪光对焊。

5、施工质量验收及利弊分析

（1）Φ12对焊钢筋接头的检验

A、力学性能检测

闪光对焊接头的力学性能检验在同等级、同规格、同接头形式和同一焊工完成的300个作为一批，不足300个也按一批计），每批中随机切取6个试件，3个作拉伸试验，3个作冷弯试验。经过20榀梁对焊接头力学检验过程中发现，5次在拉伸和冷弯试验易出现不合格复检合格现象。复检不合格1次，全部报废重新对焊进行检验合格。由于焊接质量合格率较低，给工程质量带来巨大隐患。

B、外观质量检查

容易出现烧伤、表面裂纹、弯折角大于2°、轴线偏移超1/10直径或超1mm情况等不符合规范要求情况，需返工将接头切除重新焊接合格。

实际施工中，监督焊工在出现焊接外观质量问题时直接切除重新焊接，经统计20榀梁重焊接头数量42-74次/榀。经料头统计切除原材不直马蹄口端头平均每榀梁约96次。

由于工人焊接技术水平较低，外加质量观念不强，且为了快速完成任务，导致对焊接头质量合格率无法完全满足施工要求，导致质量可控性差，并将给工程质量带来巨大隐患。

C、长度

焊接长度由自备工装精度确定，实际测量误差不超过2mm。

（2）Φ12盘螺调直质量检验

盘螺Φ12钢筋调直后依然符合《高速铁路预制后张法预应力混凝土简支梁》TB/T3432-2016要求。

实际多次测量半成品钢筋长度偏差不超±4mm，纵横肋未受到破坏，经多次取样测量调直钢筋，见表2，偏差均符合要求。经过对采购钢筋取样测量，大多数铁标盘螺均比理论重约1.6%～2%。

（3）Φ12对焊钢筋和盘螺调直利弊分析

施工管理中要对闪光对焊接头进行力学检验和外观检验，增加管理成本。实际施工中闪光对焊容易出现不合格情况，返工率较高。调直机调直质量稳定、误差小，若有微量不顺直只需调整调直轮支架左右丝可解决，长度误差在电脑上修正即可解决。

得出结论：盘螺调直施工质量优于闪光对焊。

6、材料节超分析

（1）Φ12钢筋闪光对焊

施工过程中，接头质量问题返工，切除影响区钢筋，每处约0.2m，由于焊工技术原因，返工接头清点毎榀梁平均56处，合计浪费0.2×58=11.6m。

接头检验以300个接头为一批，一片梁3批，9根拉伸，9根弯曲，不考虑复检，检验合计使用0.4×9+0.6×9=9m。

由于原材原因，部分接头呈马蹄口无法焊接顺直需要切除，一榀梁浪费0.1m×96=9.6m。

合计材料浪费（11.6+9+9.6）*0.888=26.81kg。

（2）Φ12盘螺调直

钢筋调直施工中出现最后一根长度不足，调直后加工成其他半成品钢筋，无钢筋头浪费。

得出结论：盘螺调直材料无损耗，优于闪光对焊。

7、用电量及电费

工业电价按照1.2元/度计算。

（1）Φ12闪光对焊

使用UN-125对焊机，由于焊接为非连续焊接，熟练工焊接一个接头约为10s，一榀梁用电量为790*10/3600*125=274度。新手焊工约15s，用电约790*15/3600*125=411.5度，电表记录为406度。熟练闪光对焊电费1.2*274=328.8元，电表记录为336度。新手焊工电费约1.2*411.5=493.8元。

（2）Φ12盘螺调直

使用4-14全自动数控钢筋调直切断机，功率为14.5KW，以一榀梁4小时算，用电量14.5*4=58度。钢筋调直电费1.2*58=69.6元。

得出结论：盘螺调直耗电少，优于闪光对焊。

8、钢筋价格

对2017年12月-2019年6月钢筋进货价格流水查询，钢筋价格变动巨大，Φ12盘螺每吨比Φ12线材贵80～110元不等，平均约90元。计算时按照梁场2019年4月钢筋采购价格平均值计算，Φ12盘螺4676元/吨，12mΦ12线材4586元/吨。

9、设备价格

本梁场对焊机为不同厂家的两台UN-125对焊机，为以往梁场旧设备，价格分别为：15000元和13000元。

4-14全自动数控钢筋调直切断机为新采购设备，价格：17000元/台，共2台。

10、经济价值计算

一榀梁纵向钢筋加工成本计算见表3。

梁场盘螺调直节约成本为：（39813-39623）*627榀=119130元。

11、试验总结及推广

盘螺钢筋方便拉运，施工使用无浪费，市场上货源充足;盘螺调直极大改善了施工速度;盘螺调直大大改善了施工质量;盘螺调直节约了电能，消除了损耗，减少社会资源浪费;劳务人员无特种作业要求限制，缩减劳务人员，改善了劳务人员不足情况。从以上数据分析可知，使用盘螺调直替代闪光对焊，有效降低项目施工成本和减少项目资金支出，给施工和管理带来巨大收益。此工艺改革在我梁场可行有效，倡导同行学习和借鉴。

参考文献：

[1]《高速铁路桥涵工程施工质量验收标准》  TB10752-2018;

[2]《高速铁路桥涵工程施工技术规程》 Q/CR9603-2015;

[3]《铁路混凝土工程施工质量验收标准》TB10424-2018;

[4]《铁路混凝土工程施工技术规程》Q/CR9207-2017;

[5]《高速铁路预制后张法预应力混凝土简支梁》TB/T3432-2016;

[6]《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》GB1499.1;

[7]《鋼筋混凝土用热轧带肋钢筋》GB1499.2;

作者简介：

侯军平（1984年8月16日），男，甘肃省渭源县，汉族，本科毕业，工程师，现从事工程技术管理。

（作者单位：中铁十七局集团第三工程有限公司）