超大规模灌注桩钢筋笼工厂化加工技术研究_刘俊正.pdf

50建筑科技2023 年 第 3 期建筑工业化Building Industrializayion超大规模灌注桩钢筋笼工厂化加工技术研究Research on Factory Processing Technology of Steel Cage for Super-Scale Reinforced Pile刘俊正（上海市基础工程集团有限公司,上海 200002）摘要：灌注桩钢筋笼的加工是一项人力集中、重复性高的作业,在工程施工中需要投入大量的人力,此外还需要额外的加工场地,因此该工艺适用于机械化、自动化及工厂化技术的推广。浦东机场南区地下交通枢纽工程不仅应用了大量的自动化设备,还在加工厂推行了独立的管理体系和制度,确保钢筋笼的有序加工及配送。通过合理的工厂布置及系统的加工管理,实现了超大规模灌注桩的工厂化加工。关键词：灌注桩;钢筋笼;工厂化;自动化中图分类号：TU712+.3 文献标识码：B 文章编号：2096-3815（2023）03-0050-030引言随着施工技术的不断进步,建筑工地工厂化的概念逐步兴起,智能钢筋机械化配套设施的引进及有效使用对钢筋半成品的加工质量及成本控制至关重要。与常规设备的流程化工序施工比较,工厂化加工技术提高了施工效率、质量标准化,有效降低了成本,为工程主体的标准化施工带来了坚实的保障1。在钻孔灌注桩的施工领域,钢筋笼的集中加工和统一配送是研究方向之一,专业化建筑钢筋加工配送中心项目是一项系统工程,其中涉及多种钢筋加工技术和工程施工技术,项目设计和规划工作非常重要2。本文以浦东机场南区地下交通枢纽及配套工程项目为例,介绍灌注桩钢筋笼工厂化加工技术。1工程背景1.1工程概况本项目的具体位置在上海市浦东机场卫星厅以南、围场河路以北,西面为捷运区,东面为飞翱路。总建筑面积约为220万m2,总占地面积约为162.8万m2,基坑面积约为51万m2,地上建筑为4层,地下建筑为3层。建筑完成后将承担国内航班混流,国际航班出发、达到及分流功能,地下建筑的主要功能为综合交通枢纽。1.2地质条件浦东机场临近东海,拟建场地属河口、砂嘴、砂岛相地貌类型。场地受古河道斜向切割,整体分为古河道区域和正常区。场地内浅层分布第3层和第2层砂质粉土层,砂性重,渗透性强。1.3桩基概况本桩基工程的总数约为20 000根,均为钻孔灌注桩,桩径6001500 mm不等,其中7 919根为扩底桩。混凝土总方量为48万m2,其中普通成孔桩约为28万m2,旋挖扩底桩约为10万m2,GPS扩底桩约为9万m2,钢筋总吨位约为7.9万t。2加工中心布置方案2.1加工中心总平面布置智能化钢筋笼加工中心为钢结构厂房,位于场地北侧,临近主干道,占地面积约为10 000 m2。钢筋加工中心的场内设置如下。（1）原材料堆放区。对不同直径规格的钢筋采用槽钢分割,原材料分待检、合格和不合格3区,采用标识牌放置醒目位置进行区分。（2）半成品加工制作区。采用直线法半自动化施工布51建筑科技2023 年 第 3 期建筑工业化Building Industrializayion置,每道施工工序由专业设备和专业施工人员来完成,分工负责,流水作业。每道工序制定施工与验收标准,大致可分为数控自动切断平台、车丝平台和数控打磨平台,自动输送平台到半成品存放区。（3）半成品堆放区。加强箍筋加工完成后,根据每套笼子的使用数量统一放置在一个可移动托架上,加强圈不易变形,焊接接头全部按顺序摆放,并在托架上悬挂标签,注明使用部位及检验状态。（4）余料和废料区。80 cm及以上的按不同规格、长短分门别类地绑扎或卡槽式分层定量堆放,80 cm以下的按规格装箱堆放,加工制作可开门式铁箱并刷漆。（5）单向循环线路。4.5 m宽的运输车道、1.5 m宽的作业人行过道以及合理的检查通道。（6）地磅房设计在进出运输车道交汇或必经处,同门卫监控室保持可视联系。现场管理办公及工人茶水抽烟室设置在钢筋加工中心厂房外面的空地,另有门卫、生活、仓库用房等。厂房内按需布置8套灌注桩钢筋笼机器人加工设备,加工完成后成品运至施工现场堆放。2.2自动化设备简介2.2.1TSG3000智能钢筋螺纹加工生产线该生产线是当前国内具有全自动核心技术的钢筋螺纹加工生产线,它革新了国内无人智能化管控的钢筋螺纹加工的核心技术。产品所掌握的智能化、信息化生产管理技术具有钢筋的下料和锯切（打磨）、直螺纹滚轧、选配端头镦粗以及正在开发的螺纹在线检测4大主要功能。2.2.2智能钢筋笼滚焊机GHS-1250该产品设置安装了十字筋以配合大盘部分灵活的模圈,可根据现场施工过程中所需的不同桩基规格进行灵活更换,更经济实用。通过3台变频器可控制固定盘旋转、移动盘行走及旋转等功能,从而保证成品笼子的整体尺寸符合设计施工的要求。该型号的产品可完成桩基直径为2001 250 mm的单主筋单箍筋、双箍筋单主筋以及双主筋双箍筋的焊接工作,对本工程施工现场的适用性较大。2.2.3数控钢筋弯圆机GWY-1250该产品整体采用立式圆盘结构,能够实现集成自动焊接和自动切断,真正在生产上实现“弯圆、焊接、切断”的自动加工。仪器设计精密,精度可控制在3 mm以内,传动速度为80 cm/min,因此能够保证一次成型的合格率。弯曲直径的调整方便快捷,无须更换大盘即可完成直径调整。伺服电机和上行星轮减速机的共同运行能使旋转速度快2倍,弯曲钢筋精度高3倍,提高能效利用率的同时保证了较高的精准度。此外,产品还具备自动找零点、穿筋、焊接、切割位置等功能,操作更加智能便捷。2.2.4双臂焊接机器人该产品采用数字化、软开关逆变技术控制,大大提高了机器运行的精准性和可靠性。而其具备的自适应控制技术可以根据焊丝类型和直径自动匹配、设置相应的电弧特性,具有高负载持续运行率、高操作精度、高焊接质量、高能效比等特点。2.2.5500智能钢筋剪切生产线该套生产线可以自动完成送料、选尺寸、剪切直径为1240 mm的钢筋、翻料以及收集成品等工作流程,依靠伺服控制系统可以实现生产线全自动化,精准实现钢筋剪切长度的无极可调和准确定位。大型液压设计最大可剪切8根32 mm的螺纹钢,适合项目的现场连续作业工况。2.2.6ZGW-32L钢筋立式弯曲中心该套设备可以全自动完成钢筋上料、对齐、弯曲和下料的全过程,由伺服控制系统精准控制。可自动把钢筋弯曲成正方形、矩形、三角形等多种不同形状,广泛适用于多种施工生产过程,节约能耗的同时操作也十分简单方便。该型号的产品支持加工图形可视以及自动挡料对齐,可编程控制器保证设备运行智能、稳定、可靠。2.2.7ZGW4-12B智能钢筋弯箍机该设备可满足直径为612 mm的钢筋盘料水平和垂直调直、牵引、弯曲成型以及成品收集的需求。数控装备通过计算机编程控制实现连续自动工作,极大地提高了加工效率。同时,因为钢筋线材的连续和精确生产,所以不存在钢材的损耗,也不需要转运工序,从而节省了场地和人力,契合本项目的现场施工条件。使用该型号的设备,2根钢筋可以同时加工作业。双线可加工钢筋的直径要求为410 mm,单线加工钢筋的直径可扩大到412 mm,70110 m/min的牵引速度使得可加工的200200 mm箍筋多至1415个/min,大大提高了加工效率。设备支持多样的加工图形且使其可视化,保证了设备操作的简单便捷和运行的稳定可靠。3加工中心管理方案3.1人员组织架构钢筋加工中心设置独立管理岗位责任制度,分工明确、权责清晰、日常管理活动有序开展。3.2主要制度浦东机场南区地下交通枢纽及配套工程钢筋加工中心主要采取以下3条制度。（1）人员岗位责任制。明确了项目经理、项目工程52建筑科技2023 年 第 3 期建筑工业化Building Industrializayion师、生产经理、技术员、质量员、安全员、材料员、钢筋加工中心厂长等岗位的职责。（2）材料管理制度。包括：钢筋进场收料和报验制度;钢筋及焊接接头检验标准和方法、钢筋储存制度;钢筋加工和半成品、成品管理制度;不合格原材料和成品的处置制度等。（3）安全管理制度。包括用电安全制度、安全生产管理制度、特种作业人员持证上岗制度等。3.3信息化管理钢筋一体化整体解决方案包括钢筋翻样产品、RMES云平台、智能型数控加工设备。客户通过使用翻样产品,输出基于机械可识别的标准化料单并上传到云平台。RMES云平台可对料单进行统一管理,通过APS生产管理模块,输出最优的断料加工方案,并根据客户的生产计划以及设备的产能情况进行快速排产。3.3.1仓储管理通过智能手持移动端上的APP进行数据的快速回传,并直接输出包含二维码的原材料牌,以二维码为载体,保障数据传递准确且迅速。3.3.2订单管理通过使用BIM翻样软件构建钢筋模型,或是通过免费版表格录入法输出可供机械识别的标准化翻样料单,并将料单上传至RMES云平台,加工人员通过微信小程序可查看订单。3.3.3生产管理实现与智能加工设备的无线通讯,可以远程对加工任务排程、加工方案综合分析、棒材剪切优化组合进行管理。3.3.4库存管理现场库存进场原材架上剩余钢筋量加工厂区内待加工的钢筋原材量。进场原材架上剩余钢筋量进场原材钢筋量领出钢筋量。加工厂区内待加工的钢筋原材量需要进行原材点验。现场加工工人依据原材领料单进行原材申领。通过扫描原材二维码,完成领料环节,系统中的原材架库存原材量自动完成扣减。材料员到加工厂区域内进行原材点验,通过扫描二维码（原材二维码保管至本捆钢筋全部用完）,调出原材信息并进行数量点验,完成库存盘点过程。3.3.5质量管理通过智能化自动加工厂,在生产阶段准确记录每个钢筋笼的原材料及加工信息。结合二维码与智慧工地平台,对钢筋笼运输、进场及最终吊放完成的所有信息进行记录。钢筋笼应先在工厂完成一次验收后挂二维码,运至现场后由对应区域的管理人员进行二次验收。3.3.6配送管理扫描二维码料牌后,将加工好的成品进行装车,装车信息实时传回平台;形成配送单,打印好交给运输人员;现场扫描配送单二维码进行签收,信息实时上传平台;管理人员可以在后台实时查看订单配送信息。4钢筋笼运输方案4.1场内装载监理检验完毕后,按照规定流程将备好的钢筋笼放至成品堆放区,按各分包报备计划提前联系各桩基单位完成钢筋笼的配送交接。4.2道路运输监理检验合格后开据三联单并交由厂长签字,现场管理人员协同司机将钢筋笼统一装车,确认配送无误后由厂长开具出门证同意放行。三联单由管理人员随车带至各分包处签收确认,此单1式3份：加工中心1份,施工班组1份,项目部1份。配送人员为司机,司机熟悉路况后自行负责钢筋笼的配送,应根据现场钢筋配送的需求量,合理配备配送人员。司机应熟悉各场地的路况,根据三联单上的时间,及时、准确送至各桩基单位的指定堆放地点进行卸车,并取回三联回执单。若配送情况发生临时改变,应上报总承包方并最终听取总承包方的安排。5结语钢筋笼工厂化加工技术能高效完成钢筋笼加工,和传统的钢筋笼加工方式相比,其人力成本大幅下降,且有利于组织现场文明施工。同时,工厂加工钢筋笼新增了工厂管理和集中配送管理等一系列新的课题,在施工过程中需要给予关注。参考文献：1 罗俊荣,高正松,王彦鹏.智能钢筋加工生产线在桥梁施工中的应用实践J.建筑机械化,2020,41(7):76-79.2 张会军.专业化建筑钢筋加工配送技术J.施工技术,2005(7):74-76.收稿日期：2023-04-19作者简介：刘俊正,本科,工程师,从事地下工程施工及管理,现供职于上海市基础工程集团有限公司。通信地址：上海市杨浦区民星路231号。