鋼筋籠滾焊機在大型地鐵場段施工中的應用

林俊煌

（中交四航局第五工程有限公司，福州350008）

1 引言

目前，國內樁基灌注樁鋼筋籠加工常選用人工擇取放樣并成型的施工工藝。該工藝投入人員多、勞動強度高、機械化率低，而且加工質量受人員操作技能水平影響大，主筋、螺旋筋間距不規范，垂直度難以控制等質量問題突出。福州地鐵4號線車輛段前期征拆交地遲、業主工期要求緊；且作為帶上蓋物業開發項目施工的車輛段工程，蓋下樁基礎工程數量大（7 071根）及樁基整體質量要求高。因此，普及標準化和機械化程度，滿足高質量及高項目品質追求，提高灌注樁施工效率及施工質量，以保證大型軌道交通場段施工需要，成為一個亟待解決的難點。

2 工程概況

福州地鐵4號線車輛段建筑樁基礎為鉆孔灌注樁基礎，總計7 071根。灌注樁樁徑主要包括φ800 mm、φ1 000 mm、φ1 200 mm 3種類型，樁長19～67 m，主筋應有70 mm厚度混凝土保護層。鋼筋籠骨架縱筋采用18～30根、鋼筋等級HRB400、直徑分別為20 mm、22 mm、25 mm，采用焊接的連接方式，鋼筋的接頭長度和位置須滿足規范要求。鋼筋籠外側根據設計要求設置螺旋箍[鋼筋籠上方5d（d為鋼筋直徑）長度區域螺旋箍間距10 cm，其余間距20 cm，鋼筋型號HPB300φ10 mm]，在鋼筋籠內側每隔2 m設置1道HRB400 φ16 mm和HRB400φ20 mm的加勁箍鋼筋；定位筋采用HPB300φ10 mm，每截面沿周長設置4個，縱向間距為2 m。

3 鋼筋籠滾焊機

3.1 研究背景

以福州地鐵4號線第3標段車輛段工程為依托，針對地鐵項目標準化、機械化要求程度高，項目定位優及灌注樁要求施工工期短、質量要求高的工程特點，在參閱國內外先進工藝技術及設備資料的基礎上，項目部通過引用鋼筋籠滾焊機，提升了鋼筋籠施工效率及質量，使施工節點按期完成。

3.2 工藝原理

采用數控滾焊一體機，主筋間距由機械旋轉盤上的等間距圓孔自動設置，箍筋間距則是通過動力驅動機構，由移動旋轉盤行走速度及移動旋轉盤、固定旋轉盤的旋轉速度決定，自動盤圓調直、纏繞成型，且同步進行焊接形成成品鋼筋籠。鋼筋籠數控滾焊機構造如圖1所示。

圖1 鋼筋籠數控滾焊機構造

3.3 施工工藝要點

3.3.1 灌注樁鋼筋籠加工場地建設

灌注樁鋼筋籠加工場地宜采用封閉式鋼結構廠房，合理規劃滾焊機位置，確保鋼筋原材和成品鋼筋籠的運輸等。通常場內劃分為4個區域：（1）加工設備區；（2）鋼筋原料堆放區；（3）箍筋存放區；（4）成品鋼筋籠儲存區。

3.3.2 滾焊機安裝及調試

滾焊機安裝前應確保基底平整度，滿足鋼筋籠施工質量要求；正式啟用前根據鋼筋籠設計數據調整各項參數。

3.3.3 施工工藝流程

鋼筋籠滾焊機制作工藝流程具體為：上料→安裝、固定主筋→螺旋箍筋端部與主筋焊接→終止焊接→切斷螺旋箍筋→分離固定盤→松筋→分離移動盤→降下液壓支撐及卸籠→移動盤歸位。

3.3.4 灌注樁鋼筋籠滾焊施工

在該環節，需注意的施工要點包括以下4方面：

1）準備工作包括材料送檢及設備機具報驗，現場技術人員和作業人員安全技術交底等。

2）正式施工前，應先組織典型施工或試驗段施工，對采用滾焊機制作鋼筋籠直徑、主筋間距及箍筋間距等通過試驗檢查施工質量，以指導后續施工。

3）典型施工或試驗段灌注樁鋼筋籠滾焊施工具體要求：（1）箍筋通過調直機在主筋連續纏繞，并與主筋采用二氧化碳保護焊進行焊接；（2）對灌注樁鋼筋籠滾焊成型質量檢查，需滿足設計及規范要求，即直徑及主筋間距在±10 mm以內和箍筋間距在±20 mm以內。

4）灌注樁鋼筋籠滾焊施工時將加勁箍筋安設到鋼筋籠主筋內側并點焊牢固，形成加勁箍筋、箍筋與主筋的全點焊連接[1]。

3.4 同類型工藝方案對比

滾焊機制作鋼筋籠與傳統人工加工鋼筋籠對比具有明顯優勢，優缺點對比見表1。

表1 滾焊機制作鋼筋籠與人工加工鋼筋籠優缺點對比

1）標準化程度高。鋼筋籠滾焊機加工鋼筋籠需配套行吊并在封閉式鋼結構加工場進行加工，有利于項目標準化建設和企業形象，提升安全環保水平。

2）自動化水平與工效高。采用數控進行主筋自動定位、盤圓調直、箍筋自動纏繞整體成型，整體操作簡單，且加工效率是人工加工的1.5～2倍。

3）加工質量高。鋼筋籠主筋及纏繞筋加工纏繞緊密且間距均勻，鋼筋籠同心度標準高；采用CO2保護焊焊接主筋與箍筋，焊接質量高。

4）節省材料。箍筋不需搭接，較傳統人工制作節省鋼筋。主筋均勻分布，間距標準，多節鋼筋籠搭接準確、高效，節省吊裝對接時間。

5）適用性強。通過操作臺設定可任意調整焊接速度、纏繞筋間距、根數，操作簡單。

6）滾焊機制作鋼筋籠，需配套標準化鋼筋加工場及行車門吊，標準化鋼筋加工場前期建設及設備投入費用較大，前期投入成本較高。

7）在施工過程中，對滾焊機制作鋼筋籠實際功效進行全程跟蹤記錄。從鋼筋上料至鋼筋籠焊接完畢，整個過程中的用時、人力使用情況等進行統計分析（見表2）。

表2 人工生產與滾焊機制作鋼筋籠功效記錄

根據表2數據分析可知，與傳統人工加工相比，滾焊機制作鋼筋籠自動化程度明顯提高，滾焊機效率是人工加工的1.5～2倍，滾焊制作緊湊、高效。

4 結語

住房和城鄉建設部發布的《建筑業10項新技術》（建質函〔2017〕268號）中鋼筋籠滾焊機為其中一項，福州地鐵4號線車輛段項目部積極采用、全面提升項目技術水平，并結合自身工程特點，對灌注樁鋼筋籠采用滾焊機制作。實踐證明，采用滾焊機后施工質量、進度、經濟等方面得到大幅提升，后續類似工程施工可參考運用。