自動(dòng)化鋼筋加工生產(chǎn)線在港珠澳大橋沉管預(yù)制中的運(yùn)用

楊紹斌，張洪

（中交二航局第二工程有限公司，重慶 401121）

0 引言

近年來(lái)，伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和基礎(chǔ)建設(shè)的迅速發(fā)展，大型工程乃至超級(jí)工程也越來(lái)越多地涌現(xiàn)出來(lái)。提高建筑工業(yè)化水平和施工水平漸漸成為現(xiàn)代建筑工程的目標(biāo)之一，而現(xiàn)行鋼筋混凝土工程的三個(gè)施工要素（鋼筋、模板和混凝土）中，專業(yè)化模板和商品化混凝土配送技術(shù)發(fā)展很快，而鋼筋加工部分發(fā)展卻很慢。目前我國(guó)施工中鋼筋加工生產(chǎn)多數(shù)仍然采用傳統(tǒng)的手工為主的加工方式，勞動(dòng)強(qiáng)度大、加工質(zhì)量不穩(wěn)定、加工效率低、材料浪費(fèi)大、成本難以控制、安全隱患多等問(wèn)題[1]，一直是困擾施工企業(yè)的一個(gè)難題，不管是從生產(chǎn)上還是管理上，所帶來(lái)的弊端越來(lái)越突出，鋼筋加工的變革創(chuàng)新是必然的趨勢(shì)[2]。本文主要以正在建設(shè)的港珠澳大橋工程為例，簡(jiǎn)述鋼筋加工方案的確立和優(yōu)勢(shì)，重點(diǎn)探討我國(guó)未來(lái)大型工程鋼筋加工方式的演變，以及該種轉(zhuǎn)變對(duì)建筑行業(yè)的促進(jìn)作用。

1 鋼筋加工方案研究

1.1 工程特點(diǎn)

港珠澳大橋標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)長(zhǎng)180 m，分成8個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段，每個(gè)節(jié)段長(zhǎng)22.5 m，單節(jié)段鋼筋最大重量約1 000 t，鋼筋級(jí)別為HRB400。縱、橫向主筋設(shè)計(jì)采用規(guī)格如下：

單節(jié)段預(yù)制周期為7 d，單日鋼筋加工量達(dá)到150 t，廠內(nèi)空間局限，鋼筋加工需采用較為集約化的方式。此外，加工方案還應(yīng)考慮以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙所提供的鋼筋大樣圖，必須分析每種鋼筋規(guī)格對(duì)應(yīng)的各種配料方式，也即在選用設(shè)備前需要對(duì)配料進(jìn)行分析；

2)基于所用鋼筋直徑均較大，為降低損耗，采用了鋼廠定制非標(biāo)定尺的鋼筋（主要是較大直徑鋼筋），該部分將考慮在加工量分析中；

3)半成品種類高達(dá)300余種之多，需做好設(shè)備的合理布置和加工順序研究，縮短不必要的工作停頓時(shí)間，以免影響作業(yè)工效；

4)需要適應(yīng)工廠化施工理念，包括場(chǎng)地布置合理、工裝設(shè)備穩(wěn)定可靠、提高作業(yè)工效、降低勞動(dòng)負(fù)荷等。

1.2 鋼筋加工量分析

1.2.1 分析方法

由于主要的鋼筋加工僅涉及到切斷、套絲、彎曲等三類方式，故鋼筋加工量的分析選用方法如下：首先根據(jù)鋼筋設(shè)計(jì)圖紙，統(tǒng)計(jì)出所有鋼筋的類別、數(shù)量及加工樣式，將之簡(jiǎn)化為該三類加工方式對(duì)應(yīng)的次數(shù)，再利用已有經(jīng)驗(yàn)和設(shè)備參數(shù)，計(jì)算出設(shè)備工效和對(duì)應(yīng)人數(shù)。

1.2.2 數(shù)量統(tǒng)計(jì)

鋼筋的剪切、套絲、彎曲數(shù)量見(jiàn)表1～表3。

表1 剪（鋸）切鋼筋量統(tǒng)計(jì)（簡(jiǎn)表）

表2 套絲數(shù)量統(tǒng)計(jì) (簡(jiǎn)表)

表3 彎曲數(shù)量統(tǒng)計(jì) (簡(jiǎn)表)

1.3 設(shè)備與配備人員匯總

根據(jù)以上分析，選用自動(dòng)化設(shè)備和普通設(shè)備兩套方案進(jìn)行比選，根據(jù)設(shè)備調(diào)研，取得各種設(shè)備對(duì)應(yīng)的參數(shù)，取定各種加工方式對(duì)應(yīng)的設(shè)備數(shù)量，將不同方案的設(shè)備與配備的人員數(shù)量匯總?cè)绫?所示。

1.4 比選評(píng)價(jià)

本比選方案基于經(jīng)濟(jì)效果、規(guī)范要求、勞動(dòng)強(qiáng)度、管理難度、環(huán)境影響等進(jìn)行評(píng)價(jià)，列表如表5所示。

表4 鋼筋加工設(shè)備和人員配置數(shù)量統(tǒng)計(jì)表

表5 方案比選表

如表5比選，新型加工方案具有傳統(tǒng)方案無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，在超級(jí)工程——港珠澳大橋建設(shè)中毫無(wú)疑問(wèn)列為首選方案。經(jīng)過(guò)前期國(guó)內(nèi)外考察研究，最終確定進(jìn)口設(shè)備和國(guó)產(chǎn)設(shè)備共同互補(bǔ)原則，選定了兩家廠家，其中剪切生產(chǎn)線+主筋箍筋彎曲機(jī)采用進(jìn)口設(shè)備，在加工精度和設(shè)備可靠性上擁有卓越表現(xiàn)，而鋸切生產(chǎn)線+套絲生產(chǎn)線采用國(guó)產(chǎn)設(shè)備，在成本上具有更大優(yōu)勢(shì)。

1.5 實(shí)測(cè)生產(chǎn)效率

港珠澳大橋沉管預(yù)制廠選用全自動(dòng)鋼筋加工生產(chǎn)線，經(jīng)過(guò)運(yùn)用，充分發(fā)揮了其加工精度高、加工工效高和降低勞動(dòng)強(qiáng)度的優(yōu)勢(shì)。其生產(chǎn)效率統(tǒng)計(jì)如下：

1）剪切生產(chǎn)線：以剪切箍筋和拉鉤筋為主，以 20 mm為主，平均效率為1次/min（含停頓時(shí)間），每次剪切10根，每日有效作業(yè)時(shí)間7 h（單班作業(yè)），則一周內(nèi)生產(chǎn)的箍筋原材料根數(shù)為29 400根＞25 000根（需求量）。

根據(jù)以上現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)施工狀況，在滿足預(yù)制廠正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，該套鋼筋加工全自動(dòng)生產(chǎn)線尚具有1倍的富余系數(shù)，以應(yīng)對(duì)各種特殊情況。

2 自動(dòng)化鋼筋加工生產(chǎn)線在未來(lái)工程中的運(yùn)用展望

2.1 新型加工方式展現(xiàn)項(xiàng)目管理的內(nèi)在所需

現(xiàn)代項(xiàng)目管理越來(lái)越強(qiáng)調(diào)管理水平，無(wú)論從質(zhì)量管控，還是從成本控制均提出更高要求，新型鋼筋加工方式具有降低工程成本、提高施工內(nèi)部質(zhì)量和提高建筑企業(yè)管理水平等優(yōu)勢(shì)，逐漸成為項(xiàng)目管理的內(nèi)在所需。

2.1.1 降低工程成本

1）采用計(jì)算機(jī)控制生產(chǎn)管理系統(tǒng)和設(shè)備操作，降低人為操作的失誤幾率，降低損耗。

2）綜合優(yōu)化配料加工，鋼筋利用率高，最大限度地追求和實(shí)現(xiàn)“零損耗”目標(biāo)，減少浪費(fèi)。

3）使用自動(dòng)化鋼筋加工設(shè)備可以大大降低人工費(fèi)用，使每個(gè)工人的生產(chǎn)效率平均提高5～8倍。

4）采用自動(dòng)化物流傳輸系統(tǒng)，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高物流效率。

2.1.2 提高施工質(zhì)量

1）采用先進(jìn)設(shè)備加工，鋼筋半成品尺寸偏差明顯優(yōu)于規(guī)范要求的標(biāo)準(zhǔn)，半成品自身美觀（見(jiàn)圖 1）。

2）鋼筋加工精度的提高，促進(jìn)了鋼筋綁扎的精度控制，提高施工質(zhì)量。

3）鋼筋加工標(biāo)準(zhǔn)化，促進(jìn)了施工方法和施工工藝的改變和提高，增加了企業(yè)內(nèi)部競(jìng)爭(zhēng)力。

2.1.3 提高企業(yè)管理水平

圖1 鋼筋半成品照片

1）專業(yè)化鋼筋加工可以根據(jù)施工計(jì)劃和圖紙，提前在基地加工，自動(dòng)化的生產(chǎn)線可以充分保證鋼筋加工的高效率，施工現(xiàn)場(chǎng)主要進(jìn)行安裝作業(yè)，縮短施工周期。

2）施工現(xiàn)場(chǎng)管理簡(jiǎn)化、不需要在施工現(xiàn)場(chǎng)堆積大量建筑材料，減少工地施工占地面積。

3）減少工地的噪聲和擾民現(xiàn)象，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高文明施工程度。

2.2 自動(dòng)化鋼筋加工生產(chǎn)線是現(xiàn)代集約化管理的表現(xiàn)方式之一

集約化管理是現(xiàn)代企業(yè)集團(tuán)提高效率與效益的基本取向。集約化的“集”就是指集中，集合人力、物力、財(cái)力、管理等生產(chǎn)要素，進(jìn)行統(tǒng)一配置，集約化的“約”是指在集中、統(tǒng)一配置生產(chǎn)要素的過(guò)程中，達(dá)到節(jié)儉、約束、高效的目標(biāo)。我國(guó)是一個(gè)發(fā)展中大國(guó)，又是一個(gè)建筑大國(guó)，在全世界能源危機(jī)、氣候變暖的背景下，降低能耗迫在眉睫，我國(guó)正積極倡導(dǎo)建筑節(jié)能[3]。自動(dòng)化鋼筋加工生產(chǎn)線方式實(shí)現(xiàn)了原有流程的改變、機(jī)構(gòu)的重新整合、要素配置的優(yōu)化，以設(shè)備的可靠替代人工的不確定性，達(dá)到降低成本、高效管理，進(jìn)而使企業(yè)集中核心力量，獲得可持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)勢(shì)。

目前，國(guó)外商品化鋼筋供應(yīng)已成規(guī)模，原來(lái)的現(xiàn)場(chǎng)鋼筋加工生產(chǎn)線已與單個(gè)建筑項(xiàng)目脫離，由專業(yè)公司組建，形成高度集約的商品化鋼筋供應(yīng)中心，由專業(yè)人員操作專業(yè)設(shè)備，符合工廠化作業(yè)和工藝流程要求，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的生產(chǎn)線。但是在國(guó)內(nèi)，目前仍需產(chǎn)業(yè)政策和規(guī)范引導(dǎo)，逐步向該種方式轉(zhuǎn)變。

2.3 新型加工工藝具有對(duì)現(xiàn)行規(guī)范的提升作用

規(guī)范源自于實(shí)踐，反過(guò)來(lái)又將用于指導(dǎo)實(shí)踐。在實(shí)踐不斷創(chuàng)新的過(guò)程中，規(guī)范也會(huì)隨著更新，但是卻永遠(yuǎn)滯后于實(shí)踐。近年來(lái)，在各大型工程項(xiàng)目的建設(shè)過(guò)程中，越來(lái)越明顯的一個(gè)特征就是：現(xiàn)行規(guī)范大多時(shí)候都無(wú)法滿足大型工程的建設(shè)實(shí)際，于是基于項(xiàng)目自身的專有規(guī)范概念就此誕生。而專有規(guī)范往往高于現(xiàn)行規(guī)范，如該工程具有后續(xù)的復(fù)制性和拓展性，那么其專有規(guī)范就將慢慢融入到現(xiàn)行規(guī)范和在建項(xiàng)目中，作為一類引導(dǎo)性的標(biāo)桿工程，其工藝的提升同時(shí)還具有對(duì)于其他行業(yè)的促進(jìn)作用，如鋼筋加工的方式改變同時(shí)也促進(jìn)了加工設(shè)備和物流設(shè)備的優(yōu)化和改良，以及鋼筋綁扎工裝的設(shè)計(jì)、混凝土保護(hù)層標(biāo)準(zhǔn)的提升。

3 結(jié)語(yǔ)

大型工程乃至超級(jí)工程的出現(xiàn)，更加趨向于大型化、工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化、裝配化的建設(shè)理念，對(duì)設(shè)計(jì)施工各個(gè)環(huán)節(jié)提出更高的要求，包括設(shè)計(jì)施工對(duì)建筑行業(yè)的引導(dǎo)意義、對(duì)現(xiàn)有規(guī)范的提升意義、對(duì)現(xiàn)有管理方式的轉(zhuǎn)變，而傳統(tǒng)工藝已無(wú)法滿足該種需求。港珠澳大橋沉管預(yù)制鋼筋加工，除了選用先進(jìn)的加工設(shè)備外，還選用了整套物流傳輸設(shè)備，共同組建了兩條自動(dòng)化鋼筋加工生產(chǎn)線，該套生產(chǎn)線除了為沉管預(yù)制自身提供鋼筋半成品外，還為外部單位提供商品化半成品鋼筋，該種料單式生產(chǎn)、產(chǎn)品式供應(yīng)的方式儼然成為商品化鋼筋工藝的縮影。筆者也相信，港珠澳大橋的建設(shè)，還將為中國(guó)建筑行業(yè)提供更多更廣泛的借鑒。

[1]梁紹平.鋼筋巧加工[J].建筑工人，2010（5）：36-37.

[2]王乾.淺談鋼筋工廠化和機(jī)械化加工在鐵路工程中的發(fā)展[J].城市建設(shè)，2011（3）：84-85.

[3]邱榮祖.我國(guó)成型鋼筋加工配送現(xiàn)狀與發(fā)展對(duì)策[J].物流技術(shù)，2010（29）：33-35.