基于“华龙一号”复杂施工环境下的钢筋全周期精细化管理

吴宇豪，宋大鹏，杨茂云

（中国核工业二四建设有限公司，北京 101601）

0 引言

“华龙一号”是我国自主研发的第三代先进核电堆型，结构设计复杂，建设体量庞大。钢筋作为项目主体结构的主要材料，在建设成本中的占比较大。钢筋工程是项目施工的重点环节之一，由于工程体量大、施工范围广、施工环境复杂，因此钢筋管理存在施工劳务班组单位多、钢筋工程劳动强度大、物料存放场地有限等亟须解决的难题。目前，国内已有文献［1-3］从人员、管理制度、信息系统等角度对钢筋下料、钢筋加工、钢筋配送等环节进行研究，但仍缺少对钢筋工程成套体系进行集成管理的研究。随着科学技术特别是信息技术的快速发展，在建筑领域，钢筋工程管理必然会朝着信息化、自动化的方向发展。

本文主要论述在“华龙一号”漳州核电一期建设工程中，采用数字信息化管理系统对钢筋从原材料进场至现场使用的全周期过程实现钢筋工程的智能化、可视化管理，通过自动化机械设备使钢筋加工向自动化、工厂化模式转变，运用成熟的钢筋笼模块化施工技术助推核电建设逐步向装配式施工转变。通过信息化和机械化手段减少钢筋全周期管理过程中因人为因素带来的失误，利用机械替代人工，减轻施工现场的劳动强度、提高工作效率和质量，从而为钢筋工程的成本控制创造条件。

1 钢筋原材进场管理

1.1 钢筋原材下单

漳州核电一期工程建设钢筋需求量大，高峰期的钢筋加工量达8 500 t/月，钢筋原材进场量达12 000 t/月。钢筋原材的进场情况关系着整个项目的实施进度，如果进场稍有延迟，就会耽误现场施工。因此，项目管理部门需建立钢筋库存预警机制。此外，钢筋原材市场价格浮动较大，物资管理部门应根据库存和市场情况选择合适的时机下单，降低钢筋原材采购成本。有一个钢筋库存预警机制，当某一种型号的钢筋原材达到最低库存量预警值时，会向物资管理部门发出预警信息，物资管理部门就会主动进场相关型号的钢筋原材（无人化信息系统推送预警），避免因原材不足延误施工进度。

1.2 钢筋原材报验及炉批号管理

漳州核电工程子项目较多，钢筋原材需按报验的子项目专项专用。为避免钢筋原材出现不同项目间的混用、乱用情况，以及实现钢筋炉批号的可追溯管理，可通过引进或设计信息监管系统实行监管和纠偏。

钢筋加工时的炉批号登记通常由人工现场手抄记录，再录入电脑的Excel 表格。人工抄写方式出现错误的概率大，手工录入电脑表格也存在错误率，并且人工抄写和录入方式效率低、耗时长。通过引进或设计钢筋监管系统，可解决以上问题。钢筋原材进场时，系统通过扫码枪扫描钢筋原材的二维码信息，对钢筋原材进行入库登记，自动关联相关信息并生成钢筋原材进场的验收资料。验收单可以直接打印，验收时验收人员只需签字即可，免去人工编制验收资料的工作，减少了钢筋原材进场入库不及时的现象。使用钢筋原材时，通过扫描钢筋原材的二维码与钢筋加工计划料牌的二维码信息，系统便会自动关联相关信息并进行钢筋原材出库与炉批号分配，杜绝了人工登记失误造成的信息错误。系统还能生成钢筋加工自检验收单并自动生成相关台账，极大地优化了钢筋原材验收的流程和钢筋加工炉批号的追溯性管理。

2 钢筋下料管理

2.1 钢筋信息化系统运用

漳州核电工程体量巨大，平均一个机组的钢筋量约13 万t，工期为2 a，平均每月钢筋的下料量约为5 500 t。为满足现场钢筋使用需求，解决核电建设中因钢筋构造复杂而需要耗费大量时间进行钢筋下料的问题，项目成立专业钢筋下料小组，负责核电工程的钢筋下料。

通过对BIM 软件进行二次开发，运用BIM 软件建模、制定相应下料规则，进行钢筋深化下料设计。利用BIM 下料软件作为主要的下料辅助工具，规范钢筋下料流程，将钢筋翻样数据自动录入ENpower信息化管理系统，进行钢筋断料搭配的计算，不仅缩短了技术人员钢筋翻样、断料计算、数据录入的时间，还提高了钢筋下料的准确性［4］。因为漳州核岛项目的钢筋设计图纸并非采用平法设计，并且核岛区域各种异形钢筋与一般工业与民用建筑不同，所以建立核电体系钢筋信息化资源数据库尤为重要。应用BIM 钢筋下料软件及ENPower 系统，可以在施工过程中逐步择优保留数据，建立了现有的钢筋下料板块数据资源库。

2.2 标准化下料

考虑到市场钢筋原材的标准长度为12 m、9 m，结合“华龙一号”核电大体量钢筋混凝土建筑结构的特点，漳州核电工程钢筋下料大量采用通用标准主筋（11.95 m、8.95 m、5.95 m、4.45 m 等）和通用标准拉钩钢筋，标准料钢筋量约占工程整体钢筋量的70%。大量通用型标准料钢筋的使用能极大地提高钢筋加工效率、减少钢筋加工损耗，结合钢筋信息化资源库与BIM软件的应用，能有效降低下料量、减少钢筋下料人员的操作错误率，从而减少因钢筋下料错误而导致的钢筋退料、废料的情况，达到控制钢筋成本的目的。

3 钢筋加工管理

3.1 钢筋加工自动化

钢筋加工作为钢筋全周期管理中最重要的一个中间环节，起到承上启下的作用，这个环节控制得好，就能极大地降低钢筋损耗及成本。传统钢筋加工采用单体钢筋切断机、套丝机、弯曲机等机械，不仅需要大量人工，而且钢筋加工质量、尺寸依靠人工把控，误差较大。为了最大限度地保障钢筋生产的质量，应进行钢筋加工生产技术的优化和升级。随着钢筋加工设备逐年更新换代，钢筋加工自动化、工厂化趋势也越来越明显，一些国产自动化、智能化、信息化钢筋加工设备的出现，以及相关行业技术规范和标准的日趋完善，都为我国成型钢筋制品加工技术发展奠定了坚实的基础［2］。

为更好地实现钢筋加工自动化，可通过引进目前国内市场成熟的钢筋加工自动化生产线设备进行合理布局，采用水平传送方式替代塔吊的空间吊运方式，满足现场大规模工程建设中钢筋加工的需求，实现钢筋加工自动化、工厂化。钢筋自动化加工提高了钢筋加工的机械化程度，减轻人工的劳动强度及吊装设备的吊装压力，在节省人力、物力的同时，提高了对钢筋加工质量的控制及加工效率，达到降本增效的效果。

漳州核电工程已引进建科机械（天津）股份有限公司钢筋加工自动化设备数控钢筋锯切套丝生产线（如图1 所示）、液压剪切生产线（如图2 所示）、数控钢筋弯箍机（如图3所示）投入生产使用，在节省人工及提高钢筋加工质量方面成效显著。

图1 锯切套丝生产线布置图

图2 液压剪切生产线布置图

图3 数控钢筋弯箍机

锯切套丝生产线流程：①通过自动上料口将钢筋送入锯切线的前输送辊道；②在生产线上完成锯切定尺输送，对钢筋进行锯切下料，锯切后的钢筋分别向两侧输送，余料部分进入延长后输送辊道料仓；③经过右侧套丝打磨输送，逐步完成钢筋两端的自动套丝和自动打磨；④需要后续加工的钢筋进入手动弯曲加工区，无其他工艺的钢筋进入右侧套丝成品收集。加工的过程钢筋都是通过生产线的辊道或传动装置进行自动流转，可降低塔吊负荷、提升物流周转率。

液压剪切生产线将剪切、弯曲工序联动布局，同时增加1 组延长输送辊道，其优势在于通过增配1 节输送辊道，使成品料仓的存储能力得到提升。增配后的辊道由4 级增加至8 级，生产过程中不会因为料仓空闲、等待塔吊取料而造成设备停机。此外，增配输送辊道，也让设备的联动空间增大，除了可与1 台平面式弯曲中心进行联动，还可与现场的手工工作平台及小弯曲机进行联动，进一步减少半成品的转运工作、释放塔吊的工作压力。

数控钢筋弯箍机采用机械人手臂与弯箍机设备进行联动组合配置，通过程序的衔接控制，由机械手臂自动对箍筋成品进行抓取，逐个放置到专用的箍筋收集辊道，实现箍筋的自动收集和输送。

在下一步的发展规划中，拟将BIM 钢筋下料软件、ENPower系统通过信息串联的方式合并入钢筋自动化加工生产线的计算机模块。可以通过后台系统将钢筋下料人员编制的钢筋加工计划直接传送至钢筋自动化加工生产线进行钢筋生产加工；后台系统自动保存加工记录，实现质量可追溯性，每批成型钢筋制品都有完整的生产、检验信息，确保工程质量。系统通过钢筋加工计划自动搭配钢筋原材的使用尺寸，选择钢筋下料的最佳搭配方案，实现钢筋原材最大化利用，从而减少钢筋料头的产生，降低钢筋损耗。钢筋采用工厂自动化加工方式，可以仅依靠后台系统进行钢筋一体化管理加工，真正实现钢筋加工自动化、智能化，在保证成型钢筋制品加工效率的同时提升制品的质量［2］。

3.2 钢筋退料二次加工利用

通过优化钢筋自动化技术降低钢筋损耗后，施工过程中仍不可避免会出现因设计变更、施工思路改变、施工劳务班组交接不清、堆场管理等而产生的退料钢筋，如何最大化地利用退料钢筋，也是钢筋精细化管理的重要一环。对于直径为25～40 mm 的大直径钢筋，可以建立退料钢筋清单，钢筋下料人员通过清单直接下料，最大限度地避免二次加工，尽可能直接利用或对钢筋进行微调整后再利用；对于直径为14～20 mm 的小直径钢筋，由钢筋加工部门加工成长度为500～900 mm 的措施钢筋，供现场直接使用。合理的二次利用措施能避免钢筋材料的浪费，提高钢筋二次经营的成本控制。

4 钢筋配送管理

钢筋配送是一个涉及多个部门和多个环节衔接配合的系统性工作，可通过实施报送、配送计划制度，配合钢筋定位系统进行钢筋配送管理。钢筋需求方通过报送、配送计划填写收货人信息、收货地址和收货时间，后台部门根据配送信息进行精准配送，形成物流订单式的配送模式。

钢筋配送信息化管理对减少钢筋配送过程中人为因素造成的错误、解决配送效率低下等问题，以及提升项目部管理水平和管理能力有积极的作用［3］。钢筋定位系统能实现钢筋配送过程的可视化管理，将加工完成的钢筋通过定位标签进行加工计划信息与钢筋实物的绑定，通过物联网对钢筋的状态和定位信息进行实时跟踪。钢筋定位系统能在电脑平台及移动手机端实施监控，查看钢筋的实时位置及状态，解决了钢筋位置难查找、现场钢筋堆叠埋压产生“盲区”和钢筋遗失的问题，优化了钢筋交接过程，避免因交接不清楚而产生的钢筋损耗。

以物流订单式的配送模式结合钢筋定位系统，能有效调配钢筋后台装车、车辆配送运输、现场塔吊卸车的各项资源，达到零钢筋堆场的效果，实现钢筋现场不落地、不堆场，直接到达工作面的精准配送。

5 钢筋绑扎施工管理

随着我国人口红利优势逐渐消失，劳动力日益减少，现场的建设施工应向机械化、装配化转型。应用钢筋绑扎工具、钢筋上料辅助装置能减轻施工工人的劳动强度。漳州核电工程除了实施双壳筒体的钢衬里的模块化施工，在钢筋绑扎环节还采用了预制钢筋笼模块化吊装施工技术。模块化施工技术是将钢筋绑扎分解成钢筋笼小模块，在工厂车间预制绑扎，配送至现场再进行模块化拼装。钢筋笼模块化施工技术打破了原有施工方法的限制，使钢筋绑扎施工更加高效、精准，实现了钢筋工程施工由人工向机械的转变。同时，该技术还能避免建安交叉，减少安全风险，为缩短“华龙一号”主线工期和提升项目的整体经济效益提供了强有力的保障［5］。

6 结语

在当今社会科学技术水平高速发展的形势下，钢筋的全周期管理必然会往信息化、智能化方向发展，快速适应并利用这些信息化工具是提升钢筋精细化管理的重要手段。钢筋全周期管理涉及的工作部门、工作环节众多，通过数字信息化系统手段对所有部门、环节进行集成管理，能实现可视化的精细监控。自动机械化转型能大幅度减轻工人的工作强度，提高钢筋工程质量。归根结底，钢筋全周期精细化管理最终的目的就是提高钢筋工程整体的质量、降低工程成本。本工程项目采用的建立原材库存预警机制、钢筋加工自动化、建立钢筋下料标准化信息库、物流订单式配送结合钢筋定位系统等手段只是钢筋全周期精细化管理的一部分，更多的优化措施还需要在施工过程中逐步发掘，从而全面提升钢筋全周期精细化管理，降低施工过程的钢筋材料成本，达到增加项目收益的目的。