智能數控鋼筋設備在工程施工中的推廣應用

李 顯

(中鐵十六局集團第三工程有限公司,浙江 湖州 313000)

1 概 述

工程建設要求“質量高、進度快、成本低”。智能數控鋼筋加工設備，實現了鋼筋加工的全過程自動化，能提高勞動生產率，降低勞動強度，保證工程質量，節約施工成本。傳統的鋼筋加工方式，占用的勞動力多，勞動強度大，生產效率低，安全隱患較大，難以管理。隨著市場勞動資源的緊缺，工期和質量要求的不斷提高，智能數控專業化鋼筋加工，實現了功能集成化、原料輸送、加工組焊、收集的全過程。智能數控化，高效節能降耗，節省勞動力，提高了生產效率和加工質量[1]。

2 鋼筋籠加工制作效益分析

全自動鋼筋籠滾焊機與半自動鋼筋籠滾焊機和人工加工相比，自動化程度高，數控加工精度高，施工效率高，生產成本低，勞動強度低。鋼筋籠加工制作工效分析見表1。

表1 鋼筋籠加工制作工效分析表

由表1可知，人工加工鋼筋籠，直徑1.2～1.3 m鋼筋籠加工費用，高于半自動滾焊機的3.13倍，比全自動滾焊機高6.3倍；采用人工制造鋼筋籠，加工直徑1.5～1.8 m的鋼筋籠成本，高于半自動滾焊機的2.4倍，比全自動滾焊機高6.0倍；人工制造鋼筋籠，加工直徑2.0～2.5 m的鋼筋籠成本，高于半自動滾焊機的2.0倍，比全自動滾焊機高7.0倍。

3 智能數控鋼筋調直機

智能數控鋼筋調直機操作系統，采用智能數控控制軟件，操作簡單可靠，效率高。一次性完成鋼筋盤料調直、定尺、剪切、對齊、成品收集，節省人工成本，提高產能，相比使用常規的、傳統的鋼筋調直機，提高生產效率2～3倍。

4 智能數控鋼筋彎箍機

智能數控彎箍機采用智能數控全自動生產裝備，一次性彎曲成型鋼筋材料，大大提高了生產效率和加工精度。智能數控彎箍機操作系統簡單，功能強大，加工流程一體化，生產效率更高、更穩定，超長鋼筋加工性能顯著，鋼筋加工精度高、質量好、應用范圍廣泛。

5 智能數控立式雙頭、五機頭鋼筋彎曲機

智能數控立式二機頭、五機頭鋼筋彎曲機，具有自動化程度高，先進的控制系統和超強的操作性。可將鋼筋彎曲成不同形狀，它具有彎曲精度高，彎曲成型速度快，加工設置操作十分簡單，可以儲存多達200種圖形，并且可以在一次設置中重復使用，結合觸摸屏控制面板，操作簡單易懂。

1)雙頭立式彎曲中心，可同時在一個工作單元內實現高精度雙向彎曲。彎曲長度可自由定尺，精度確保。

2)智能數控立式五機頭鋼筋彎曲機，可在一個工作單元內同時進行多向彎曲，五個彎曲主機同時工作，大幅提高效率。系統存儲有多種箍筋形狀，可自行因需使用。彎曲中心采用氣動加緊機構，具有更強的設備運行穩定性和耐用性。自動上料機構，運行更加方便快捷，專有的夾緊機構，走料更加牢固安全。

3)智能數控立式五機頭采用一鍵式啟動開關，微電腦智能數控機制，所有工藝一鍵式一次成型，準確高效，批量完成夾緊和自動彎曲加工，快速高效，且在鋼筋加工過程中不易發生變形，鋼筋不會損壞，成品鋼材的合格率為100%。鋼筋調直剪切工效分析見表2，鋼筋箍筋彎曲工效分析見表3。

表2 鋼筋調直剪切工效分析表

表3 鋼筋箍筋彎曲工效分析表

由表2可知，傳統鋼筋矯直單價高于智能數控鋼筋矯直單價的7.2倍。由表3可看出，傳統人工箍筋加工比智能數控彎箍機單價高120倍。彎箍機可在相同的鋼加工能力下替代20～30名鋼筋工人。

6 智能數控鋼筋四位一體機

智能數控鋼筋鋸切、鐓粗、套絲、打磨一體機是一種高度自動化鋼筋加工設備，并集自動物料儲存、進料、尋找倉位和分級儲料為一體。將各種處理步驟形成計算機控制的自動化處理線。其結構簡單，操作方便，用戶界面友好。它采用先進的優化和擴大工藝，完成鋼筋的輸送、翻轉、定位、傳動等功能，最終自動滾壓成型；6級成品存儲機構，方便多品種成品收集，各工序間自動翻料、送進，避免了人工搬運。以Φ25～32 mm，長度9 m/根鋼筋為例，進行人工加工和智能加工效益分析，智能數控鋼筋四位一體機加工效益分析見表4。

表4 智能數控鋼筋四位一體機加工效益分析表

7 自動焊接機器人

7.1 焊接機器人的結構

機器人系統使用數控技術，通過數字總線連接系統的各個部分，以確保它不受周圍磁場的干擾。機器人控制系統采用多處理器的中央處理系統，具有足夠的擴展空間和穩定性，并具有良好的靈活性，可確保高精度和高質量的焊接[2]。

7.2 焊接機器人的優點

焊接機器人具有高度的靈活性和數字化，焊接質量穩定，焊接精度高。它實現了效率、質量的顯著提高和勞動力成本的大幅度降低。自動化焊接機器人的使用，大大提高了生產效率，提高了產品的焊接質量，降低了工人的工作強度，實現了24 h連續穩定的工作，極大程度地代替了人工勞動。自動化焊接設備不僅效率高、成本低，還有效降低了傳統手工焊接作業對工人健康的危害。手動焊接作業容易暴露在電弧和高溫輻射之下，勞動強度大，不適合長時間連續工作[3]。

7.3 焊接機器人精度高、質量高、效率高

焊接機器人和焊接操作機行走機構的定位精度在0.1 mm以內，焊接機器人的位置重量精度可在±0.08 mm以內，全位置焊接時的電流穩定性非常好。新的四輪驅動帶碼盤反饋控制的送絲裝置，使送絲更精準更穩定。提高了焊接工作性能，提高了機器人對焊接信號的反應速度，減少了電弧放電，實現高質量的焊縫外觀，大大減少了殘余振動，簡化了焊接對準位置的校正。焊炬在焊接部分的位置，前進角度和焊槍角度以及對準角度可以同時改變。穩定的焊接，可靠性提高。焊接機器人的生產效率通常是手工焊接的三倍。焊接機器人焊接的焊縫無破裂，焊接熔深較深，從而改善了焊縫的力學性能。焊接機器人適合大規模生產。不僅焊接效率高，而且速度快。以雙向六車道單幅三墩柱蓋梁骨架為例，進行傳統人工焊接加工和自動焊接機器人焊接進行工效分析。從表5分析對比，人工焊接單幅三墩柱蓋梁骨架是自動焊接機器人焊接費用的3倍，自動焊接機器人焊接合格率100%。

表5 自動焊接機器人鋼筋焊接效益分析表

8 智能數控自動化鋼筋加工應用工程實例

甬臺溫高速公路復線溫州南塘至黃華段工程第四合同段，起止樁號K265+317.5～K270+777.35，線路全長為5.46 km，翁垟高架橋全長為4.50 km。翁垟高架橋墩柱采用花瓶式橋墩的形式，尺寸為2.2 m×2.3 m、3.0 m×3.0 m，高度范圍6.9～11.7 m，共計292個，樁基鋼筋9 008 t，承臺鋼筋4 868 t，墩身鋼筋4 737 t，蓋梁鋼筋2 489 t，其他及橋面附屬鋼筋1 384 t，橋梁工程鋼筋合計數量23 000 t。

翁垟高架橋鋼筋加工全部采用智能數控自動化鋼筋加工設備，扣除建廠及智能數控自動化鋼筋加工設備全部的投入資金成本，鋼筋加工單價190元/t，而目前人工加工鋼筋單價在590～600元/t左右。智能數控鋼筋加工效益分析見表6。

表6 智能數控鋼筋加工效益分析表

由表6可知，此項目橋梁工程采用智能數控自動化設備加工鋼筋，生產成本為558.4萬元，若采用人工加工鋼筋，生產成本約1 684萬元。人工加工鋼筋生產成本是智能數控設備生產成本的3倍。采用智能數控自動化設備加工鋼筋，降低生產成本約1 126萬元[4]。

9 結 語

甬臺溫高速公路復線溫州南塘至黃華段工程第四合同段，采用智能數控設備加工鋼筋，提高了勞動生產率，節省了鋼筋加工費用，大幅度降低了原材料和能源消耗，同時大大減輕了工人的勞動強度。智能數控自動化鋼筋加工設備具有明顯的優勢，使鋼筋的加工基本實現機械化和自動化。縮短了人工加工各部分的加工時間和協調偏差，提高了鋼筋成型的質量和效率，智能數控自動化加工鋼筋，加工質量優良，經濟安全，施工方便。它可以加快施工進度，改善施工環境，為項目創造了良好的經濟效益和社會效益。基于這些優點，鋼筋智能數控自動化加工設備逐漸受諸多施工企業的信賴。智能數控全自動鋼筋設備的進一步推廣和普及將成為社會發展的一種趨勢。