智能鋼筋加工生產線在橋梁施工中的應用實踐

（中鐵隧道集團一處有限公司，重慶 404020）

隨著道路交通的日益完善，橋梁工程施工標段中體現出大幅綜合性工程，智能鋼筋機械化配套設施的引進及有效使用對鋼筋半成品加工質量及成本控制至關重要，與常規(guī)設備的流程化工序施工比較，其提高了施工效率、質量標準化，有效降低了成本，為工程主體標準化施工帶來了堅實的保障。

在大型綜合型工程施工中，智能鋼筋生產線的使用對鋼筋籠的制作及豎向鋼筋的連接生產發(fā)揮著重要作用。根據設計需求，對不同型號的鋼筋鋸切、鐓粗、套絲、打磨按工序流程、獨立模塊加工、集成化生產為一體的流水線作業(yè)；本文結合昆明某高速公路項目使用情況，從設備構造、生產流程、質量情況、經濟性等方面進行總結闡述。

1 工程概況

云南昆明至倘甸高速公路某標段項目位于昆明市五華區(qū)，標段起點主線里程K0+000，位于西三環(huán)普吉立交東側，終點暫定里程為K6+500，位于桃園小村東北側；另包含支線普吉立交及西三環(huán)改造工程，全長約10km，主要工作量為路基、橋梁工程，路基多為高挖深填；主要橋梁結構物5 座，立交互通2 處；鋼筋鋸切、鐓粗、打磨、清掃生產總量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 智能鋼筋加工生產線的構造及原理

如圖1 所示，智能鋼筋加工生產線主要由自動送料線、鋸床、提升分料一體機、鐓粗套絲打磨模塊、鋼筋輸送線、儲料倉、控制單元等組成。各工位按鋼筋鋸切，鐓粗、套絲、打磨、清掃等工序獨立完成作業(yè)；其次，采用PCL 控制集成模板發(fā)出相應指令，通過電控與氣動相結合的方式完成相應部位鋼筋生產流水作業(yè)，使得整個生產過程形成智能化生產線。

圖1 智能鋼筋加工生產線組裝

3 智能鋼筋加工生產流程

智能鋼筋加工生產線生產流程為：自動送料→定尺→鐓粗→套絲→打磨→清掃→自動收料→尋找倉位→分級儲料；從鋼筋送料至分級儲料共8 個環(huán)節(jié)、4 道工序，每道環(huán)節(jié)按照設定的時間完成流水作業(yè)，如圖2。

圖2 智能鋼筋加工生產線生產流程

3.1 鋼筋鋸切

鋼筋鋸切生產是鋼筋配料→自動送料→端面齊平→定尺鋸切的過程，根據施工設計圖及設備參數列表，選擇對應型號鋼筋數量，設定技術參數（端頭鋸切長度、需求長度），通過自動控制系統完成生產。

鋼筋鋸切生產過程中，操作人員配料時應對變形嚴重的原材料進行校正處理或剔除，否則在后續(xù)鋼筋傳送中易出現卡停故障，需要人工協助處理，同時影響鐓粗、套絲設備的使用壽命。其次，對鋸切運行狀態(tài)觀察及廢料的及時清理。

3.2 鋼筋鐓粗

鋼筋鐓粗生產即鋸切完成后的半成品→傳送（單根提升、料槽輸送）→鐓粗的過程，本作業(yè)單元根據設計及業(yè)主要求進行配置，未作強制要求鐓粗時，從降低設備購置成本方面考慮，可以減少本單元；同時，結合現場布置情況，更好的優(yōu)化作業(yè)場地及空間面積。

3.3 鋼筋套絲

如圖3 所示，鋼筋套絲生產是鐓粗完成后的半成品→傳送（料槽輸送）→套絲的過程，套絲作為一個獨立單元，通過電氣動控制系統實現了鋼筋夾緊、定位、機頭自動行走與后移集一體化的生產流程，按不同型號鋼筋設計規(guī)范值進行作業(yè)；通過智能控制，生產出的半成品從絲牙的數量要求、子規(guī)通規(guī)檢驗通過率均達到設計要求。

圖3 鋼筋套絲生產

在套絲生產前，操作人員應做好日常巡檢，對滾絲輪、刀具等做好調整、校正，對機頭給進行程細心測量，避免出現絲牙數量的不一致；生產過程中，定時做好循環(huán)冷卻液、易損件磨損檢查，變形鋼筋夾緊裝置偏差對齊的觀察，排出不合格產品出現。

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→清掃的過程。打磨、端面清洗為一個單元，通過控制系統對鋼筋半成品進行定位、夾緊作業(yè)，按時間先后順序完成鋼筋端頭打磨及殘留物的清掃。

在生產過程前，應校核定位面與旋轉刀的相對位置，根據鋼材材質的硬度適當調節(jié)，一般情況下控制在1～2mm 之間，調節(jié)過少絲頭端面打磨不平整，調節(jié)過多易造成旋轉刀片損傷；還需定期檢查刀具、清洗鋼刷等易損件的磨損情況。

4 加工質量分析

4.1 不合格率抽樣檢查

如表1 所示，結合云南某高速公路智能鋼筋加工設備前期使用情況，對半成品定期抽樣5 組（400 根/組），每組隨機抽樣200 根進行質量檢查，按鋼筋絲頭加工質量驗收規(guī)范對不合格產品進行統計，計算產品合格率（95%以上為合格）；體現出智能加工設備使用性能及產品加工穩(wěn)定性，同時反映出操作人員技術水平對質量影響程度。

表1 半成品不合格率抽樣檢查表

4.2 不合格點質量分析

通過抽樣檢查，對不合格點產品通過排列圖法進行技術分析，如表2、圖4 所示，智能鋼筋加工設備生產中的不合格產品主要受長度偏差、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（0～80%）為長度、直徑偏差。結合表1 數據分析，尺寸偏差表現相對集中，體現在滾絲輪更換安裝、刀具給進行程調整不當導致不合格產品出現；次要因素B 類（80%～90%）為絲頭破損，此類不合格點的發(fā)生通常是操作人員對滾絲輪、刀具等易損件更換不及時；一般因素C 類（90%～100%）表現在打磨刀具、鋼刷的調整與磨損件更換方面的不及時。因此，在日常生產中，應重點把控主要因素的發(fā)生進一步提高產品合格率，使設備最大程度發(fā)揮綜合效益。

表2 不合格點數統計表

圖4 不合格點排列圖

5 智能鋼筋加工生產線的經濟性分析

5.1 實測數據分析

通過生產過程中的實測，單工序作業(yè)時間相對固定，同工序生產使用時間偏差率??；運行中，設備穩(wěn)定性較好，無需人工協助調節(jié)；如表3 所示，常規(guī)設備與智能生產線比較，在各工序生產中使用時間偏差率較?。涣魉鳂I(yè)時，鋼筋的傳送及人工的消耗占用時間過長，因此，半成品生產間隔時間及作業(yè)人員配置相差較大。

表3 ?32鋼筋加工生產線與常規(guī)設備生產實測數據

5.2 鋼筋加工方案經濟性對比

如表4 所示，采用智能設備每班節(jié)約3 個工天，生產效率比常規(guī)設備提高1.63 倍；根據市場行情，鋼筋工6 500 元/月計算，智能鋼筋加工生產線理論生產?32 鋼筋323 根/臺班；考慮兩類設備生產效率，人工費=∑（人工消耗量×日工資單價），折舊年限內計算得出人工費節(jié)約1 907 100元；因此，綜合設備購置費，不計算配件消耗差異，計算得出方案二共節(jié)約1907100-（480000-196000）=1623100 元。

表4 經濟性對比

6 結論

智能鋼筋加工生產線實現了鋼筋絲頭生產自動化和質量標準化，提高了生產效率，節(jié)約了工程成本，在橋梁工程集中的項目值得推廣應用。