人机协同加工钢筋笼施工工法

人机协同加工钢筋笼施工工法

中铁一局集团桥梁工程有限企业

XX长江公路大桥B3协议段项目经理部

二OXX年二月

人机协同加工钢筋笼施工工法

1序言

钢筋笼老式加工措施以人工操作为主，除钢筋原材料切头，车丝由机器

和人工辅助完毕，其他工序如主筋定位，螺旋筋安装、定位等都在人工操作下

完毕，致使钢筋筋笼生产效率低，加工精度不够，合格率较低，两节钢筋笼因

主筋定位误差较大导致对接安装较困难。伴随钢筋笼自动化、工厂化加工的不

停发展，钢筋笼的加工精度与生产效率有了质的提高。

人机协同加工钢筋笼施工工法的应用，使得高钢筋笼加工质量有了很大的

提高，减少原材料损耗，节省施工场地，减小施工成本，加紧施工进度，减少

工人劳动强度，提高钢筋笼自动化、工厂化生产水平。

钢筋笼自动滚焊机在主筋下料完毕后，主筋和螺旋箍筋上料、主筋定位、

螺旋筋定位和安装都由滚焊机自动完毕，相邻两节钢筋笼主筋同步定位。由钢

筋笼自动滚焊机生产的钢筋笼主筋间距、螺旋筋间距精度高，并且箍筋缠绕的

间距十分匀称，线条流畅；主筋与箍筋的连接点，均采COJ呆护焊接技术，焊接

点大小均匀，整洁美观；相邻两节钢筋笼按照加工时的编号进行对接，安装以

便；根据钢筋笼技术数据和规格大小的不一样，每节长达12米钢筋笼加工时间

最快仅需40分钟，是人工生产速度的6倍，大大提高了钢筋笼的生产和安装效

率，减少了施工人数，减少了工人的劳动强度，钢筋笼加工质量优良，经济安

全，施工便捷。

2工法特点

人机协同钢筋笼加工钢筋笼施工工法，通过人工辅助钢筋笼自动滚焊机进行

钢筋笼的加工制作，与老式“长线法”进行钢筋笼加工有一下特点：

编号工厂化、自动化加工工法特点长线法加工工法缺陷

加工速度快：正常状况下备料及滚焊部分

所有依赖手工操作，劳动强度

16-7人一班，分二班作业，12个人一天就可

高，加工效率底。

以加工出20多种12米长成品钢筋笼。

加工质量稳定可靠：由于采用的是数控机械

手工操作误差较大，钢筋笼质

2化作业，主筋、缠绕筋的间距均匀，钢筋笼

量不稳定。

直径一致，产品质量完全到达规范规定。

节省原材料：箍筋缠绕紧凑，不需搭接，较箍筋缠绕松弛，需搭接，挥霍

3

之手工作业节省材料•1%,减少了施工成本。原材料。

安装以便：采用模具加工，主筋定位精确，

主筋位置精度低，对接安装较

4卸笼时位置对应的主筋进行了标识，钢筋笼

为困难，安装时间长。

连接时很以便，节省了吊装时间。

节省用地、减少吊装设备使用：工厂布置紧施工场地大，原材料和成品吊

5凑，充足运用空间，减少了原材料和成品在装运送频繁，一般需要配置专

运送和寄存时使用吊装设备。用的吊装设备。

便于管理：流程化操作安全、便捷，机械设施工场地大，机械设备分散，

6

备位置固定，电路布置合理，工序衔接紧凑。不便于管理。

3合用范围

3.1合用于直径①400-①3000mm钢筋笼加工（根据机器型号而定）。

3.2合用于机械接头连接的钢筋笼加工。

3.3合用于较大规模项目。

4工艺原理

4.1根据施工规定，钢筋笼的主筋通过人工穿过固定旋转盘对应模板园孔

至移动旋转盘的对应孔中进行固定，把盘筋（绕筋）端头先焊接在一根主筋上,

然后通过固定旋转盘及移动旋转盘转动把盘筋缠烧在主筋上（移动盘是一边旋

转一边后移），同步进行焊接，从而形成产品钢筋笼。

5施工工艺流程及操作要点

5.1施工工艺流程图

施丁工艺流程图

5.2操作要点

5.2.1加工厂建设

加工厂必须根据项目整体临建规划结合施工设备的选择及吊装、运送状况

综合进行设计、比对，以到达最佳使用效果。

本项目钢筋笼加工厂占地面积792m之，场地所有采用C20混凝土硬化，分

为原材料寄存区、原材料加工区、半场品加工区、半场品寄存区四个区域，在

原材料堆放区设置20X30cm混凝土钢筋堆放台座，保证原材料下部悬空，各

个设备按照生产需要合理有序摆放，在配电箱、乙烘瓶和用电设备旁放置消防

设备。加工场安放安全警示牌、生产工艺流程图、技术规定、质量控制原则和

安全操作规程等标识标牌。

钢筋加工厂平面布置

钢筋加工厂实景

5.2.2钢筋笼生产前准备

1)钢筋笼主筋滚也

(1)钢筋端头切平：检查被加工钢筋与否符合规定，然后将钢筋放在砂轮切

割机上切头约5〜10加，到达端部平整。按规格选择与钢筋直径相适配的压模，

调整压合高度及长短定位尺寸，然后将钢筋端头放入模腔中，调整压泵压力进行

压圆操作。经压圆后，钢筋端头形成圆柱形的回转体。

(2)钢筋滚丝螺纹：根据钢筋规格选用对应的滚丝轮，装在专用的滚丝机上,

将已压圆端头的钢筋由尾座卡盘有通孔中插入至滚丝轮的引导部分并夹紧钢筋，

然后开动电动机，在电动机旋转的驱动下，钢筋轴向自动进给，即可滚压出螺纹

来。

(3)钢筋滚丝完毕后，用角磨机将端部的毛刺等打磨，保证两根主筋对接时

能紧密接触。

（4）螺纹保护：把钢筋端部加工好的螺纹套上塑料保护套，然后按规格分别

堆放。

滚丝滚丝完毕后打磨端部

打磨完毕的主筋丝头保护

2）钢筋笼加劲箍圈加工

钢筋笼加劲箍圈在钢筋笼专用弯弧机上加工。加工前按照下料长度下料，并

在弯弧机上试加工，当加工的箍圈直径符合设计规定期开始正式加工。箍圈弯曲

加工完毕后集中堆放，待钢筋笼滚焊完毕后，人工安装，将接头焊接。

钢筋笼专用弯弧机示意图

钢筋笼加工作业图

3）程序设定

滚焊机在钢筋笼加工前进行程序设定和参数修改其中包括：钢筋笼总长、起

始长度、剩余长度、车的脉冲、车移动速度、固定盘脉冲、移动盘脉冲、程序代

号、脉冲误差、第一（二、三）段箍筋间距。

5.2.3人机协同钢筋笼滚焊

1）主筋上料

［当主筋滚丝完毕后摆放在滚焊机主筋

FI上料，将主筋'输送至主筋料架d，再到

主筋分隔承接系统。然后通过人工将主筋依次穿入主筋导管和主筋固定器进行固

定。固定器导管通过螺栓将主筋顶紧来固定主筋。

主筋自动上料装置

穿筋和固定

2）箍筋安装

成盘的箍筋原材通过吊装水平明放置

在可以旋转的箍筋放线架上。箍筋原材的

一段穿过箍筋调直系统后电焊与主筋上。

箍筋调直系统箍筋放线架

箍筋焊接移动盘行走

3）卸笼

当一整节钢筋笼箍筋焊接完毕后，开始准备卸笼，环节如下:

（1）分离固定盘：移动盘带动钢筋笼前进，使钢筋笼和固定盘分离。

（2）松筋：用工具依次松开固定主筋和移动盘的螺栓。

（3）分离移动盘：移动盘前移，使钢筋笼和多动盘分离。

（4）卸笼：人工将成型的钢筋笼半成品推下滚焊机，放入半成品寄存区，进

行剩余工序的施工。

（5）降下支撑架：支撑架降下归位,在整个焊接过程中，为防止钢筋笼因自

重而变形，需根据钢筋笼长度合理配置多种液压支撑装置。

（6）卸笼后，将移动盘复位，准备生产下一种笼子。

准备卸笼

4）下一节钢筋笼

加工

当一套钢筋笼因

原材料的长度、运送能力和吊装规定需要分阶段加工时，可在前一节钢筋笼箍筋

焊接即将完毕后，下一节钢筋笼的主筋通过上料系统上料完毕但未卸下时，将两

节钢筋笼的每根主筋通过套筒连接。两节钢筋笼相连接的主筋上做标识进行定

位，现场安装时根据标识进行对接，这样可以保证两节钢筋笼精确对接，以便安

装。

目前一节钢筋笼箍筋焊接完毕后，在卸笼前将机械连接套筒旋向一侧钢筋笼

（该侧主筋车丝长度不小于单端设计车丝长度的2倍），使已加工完毕的钢筋笼

与下一节钢筋笼主筋分离，然后按照卸笼工序卸笼。滚焊机上主筋

机械连接

5）焊接加劲箍筋和内支撑

一节钢筋笼滚焊完毕后通过坡道滚向成品钢筋笼寄存区，在该区域进行待钢

筋笼进行加劲箍筋和内支撑焊接。焊接方式为手动电弧焊。焊接完毕后敲掉焊渣,

对钢筋笼所有焊接部

位进行检查，焊缝不

满足规定的进行补

焊。

加劲箍圈焊接

6）安装声测管

按设计规定在钢筋笼内侧设置3根(①60nimX3nlm)通长超声波检测管，声

测管接头顺直牢固，与钢筋笼的主筋牢固连接，其下端口用钢板密封，高于钢筋

笼底5cm防止声测管受伤，上端露出地面，在不开挖的状况下，便能进行桩基检

测，因此声测管长度要根据现场实际状况而定。声测管安装后，在声测管内注水,

检测其与否密实，焊接与否合格，然后上口用钢板密封，严禁泥浆或水泥浆进入

管内。

7)成品寄存

钢筋笼加工完毕后，在未安装前，按照不一样班位和安装次序寄存在加工棚

的成品堆放区，下部垫方木，高出地面20cm,当堆放区场地有限，需要露天堆放

时，应上盖下垫，钢筋接头安装塑料保护套。

钢筋笼寄存

8)生产结束操作过程

生产结束后，移动盘归位，急停按钮所有按下，关闭控制电源开关和油泵开

关，关闭总电源，及焊机电源开关。

6材料与设备

6.1施工人员安排

表一施工人员安排表

序号工种数量备注

1工班长1名负责现场管理

2下料、套丝工4名负责主筋下料、滚丝

3连接工4名负责主筋上料、连接

4焊工2名负责盘筋

5普工2名负货场地清理、配料

6.2设备配置

表2施工所需设备表

序号设备名称规格型号及厂牌数量用途

1钢筋笼自动滚焊机LH1台钢筋笼加工

2钢筋套丝机GGZL-40A2型2台主筋滚丝

3钢筋弯弧机GQ40-11台内箍圈弯曲

4钢筋切割机JW-40-12台钢筋切割

5打磨机2台主筋端头磨平

6电焊机BX3-3004台钢筋焊•接

7发电机200KW1台电力备用

GGZL-40A2型钢筋滚丝机

7质量控制

7.1质量原则

7.1.1钢筋笼加工前对多种机械设备进行调试，并进行试加工，保证钢筋笼加工

精度和质量。严格控制钢筋笼焊接质量，主筋和加劲箍筋之间的焊点饱满，无加渣、

气泡现象，焊接完毕后清理焊渣。螺旋箍筋与主筋接触点所有焊接，间距均匀。钢筋

笼加工质量控制原则见下表。

序号项目容许偏差(mm)

1钢筋骨架直径±20

2主钢筋间距±0.5d

3加强筋间距±20

4箍筋间距或螺旋筋间距±20

7.1.2连接套筒应按照产品设计图纸规定制造，重要尺寸(外径、长度)及螺纹

牙型、精度应经检查。

7.1.3连接套筒尺寸应满足产品设计规定。

钢筋连接套筒内螺纹尺寸宜按GB/T196确定；螺纹中径公差宜满足GB/T197中6H

级精度规定的规定。

7.1.4连接套筒装箱前套筒应有保护端盖，套筒内不得混入杂物。

7.1.5外观质量：螺纹牙型应饱满，连接套筒表面不得有裂纹，表面及内螺纹不

得有严重的锈蚀及其他肉眼可见的缺陷。

7.1.6内螺纹尺寸的检查：用专用的螺纹塞规检查，其塞规应能顺利旋入，塞规

旋入长度不得超过3Po

8安全措施

8.1整个安装过程要做好安全防护措施，严禁不有关人员靠近场地；

8.2安装之前要熟悉安装环节，预测安装过程中的安全隐患，并采用措施以杜绝其

发生；

8.3准备好安装工具及设备，要检查有关电源的接通状况；

8.4设备就位要缓缓轻放，严禁晃动碰撞，防止安装过程中由于操作不妥而引起的

设备损坏；

8.5设备找平要仔细，其水平状态会直接影响设备的使用状况及寿命；

8.6漏电保护器、地线要安装对的，并保证其运行安全；

8.7每天设备开始之前，要对设备状况进行全面检查，重要有如下几种方面:

8.7.1急停按钮（三个中的任意一种）与否处在按下状态，C控制电源开关与否处

在关闭状态；

8.7.2各线路连接与否正常；

8.7.3与否存在漏油现象；

8.7.4各螺栓螺帽与否有松动；

8.7.5电气柜内粉尘与否过多。

8.8设备运行过程中，要注意检查马达与否有过热现象；

8.9设备运行过程中，严禁对电气部分进行遮盖，要保持散热顺畅；

8.10机器正常运行1〜2个月后，要对断路器、马达接线端子、电箱内接线端子，

在电源切断的状况下进行重新紧固；

8.111〜2个月要对减速机、液压站油量进行定期检查，如有局限性，要进行添加,

如有漏油现象要进行及时处理；

8.12每星期对所有润滑油嘴打黄油一次；

8.13机器正常运行1〜2个月后，要对所有螺栓、螺帽进行重新紧固；

8.14每周要定期用油漆毛刷或微风吹风机清除电气柜中的灰尘，保持电气柜内清

洁，否则也许会引起短路烧坏设备的事故发生；

8.15对配套设备，如液压泵站的维护保养参阅对应产品阐明书（严防进水、拆卸

对应零部件严防灰尘和其他赃物进入）。

8.16要尤其注意如下事项：

8.16.1设备操作人员必须通过设备供应方的技术员操作培训方可进行设备操作，

要对设备性能进行充足理解；

8.16.2严禁用水或压缩空气对电器设备进行冲洗或吹灰；

8.16.3严禁用湿布或潮湿的刷子对电气柜中的电气器件进行清灰作业；

8.16.4严禁非操作人员私自操作设备（如变频器、触摸屏等内置参数私自修改）,

否则极易导致设备损坏或伤害他人安全的事故发生。

8.17操作人员要常常清理焊枪喂丝出口，防止堵塞。

8.18操作人员不能穿过于肥大、有丝带或者、易被卷入设备的服装进行生产作业,

严禁女性操作人员穿裙子进行设备操作，长发者须把头发盘起并固定在安全帽内。

8.19上料或穿送钢筋须带保护手套。

8.20生产结束后，移动盘归位，急停按钮所有按下，关闭控制电源开关和油泵开

关，关闭总电源，及焊机电源开关。

8.21假如设备长时间不用，应把控制柜内各低压断路器（空气开关）所有关闭。

9环境保护措施

9.1采用人机协同加工钢筋笼施工工法，实现了钢筋笼工厂化作业，提高了项目

原则化建设，钢筋笼集中加工，可根据详细施工环境规定增长有关辅助设备，改善作

业环境，以满足有关规定C

9.2采用人机协同加工钢筋笼施工工法，减少了临时租地的占用，有助于对施工

周围环境的保护。

10效益分析

结合XX长江公路大桥B3协议段钢筋笼生产的实践证明，该工法与一般的长线法

加工钢筋笼相比，具有可观的经济效益和社会效益。

10.1经济效益

10.1.1人工加工钢筋笼方案

(1)移动式钢筋加工棚和固定钢筋棚：15义(15+18)XI10元/m、5.45万元

(2)场地硬化材料:(18X15+15X60)X0.2X300元//=7.02万元

(3)场地租赁费和复耕费:15X(18+60)/667X1300X5=1.14万元

(4)钢筋笼制作费用：400/TX3573.8制作2.用万元

(5)2台101龙门租赁费：1万乂24月乂2台二48万

(6)龙门轨道基础混凝土费用:120X3007C/m3=3.675TC

合计：5.45+7.02+1.14+142.96+48+3.6=208.17万元

10.1.2人工配合钢筋笼自动滚焊机加工钢筋笼方案

(1)钢筋笼自动滚焊机：1.5X(65-5)万元/5年=18万元

(使用年限5年，残值5万元，本项目使用1.5年)

(2)钢筋加工棚：24X(18+15)义110元/m：8.71万元

(3)场地硬化材料费：24X(18+15)X0.2>300元/小三人75万元

(4)场地租赁费和复耕费：24X(18+15)/667X1300X5=0.77万元

(5)钢筋笼制作费用：180元/TX3573.96T=64.33万元

(6)光圆钢筋节省费用:449082.7kgXL1%X48OO元/T=2.3万元

合计：18+8.71+4.75+0.77+64.33-2.3=94.26万元

10.1.3经济比较

208.17-94.26=113.91万元

10.2社会效益：我协议段为全标段首家进行自动化、工厂化生产钢筋笼的标段，

生产的钢筋笼合格率高，质量稳定，经济安全，施工便捷，得到了各级领导、业主、

监理的一致好评。

11应用实例

应用实例一：丰城剑邑大桥B2协议段钢筋笼加工

丰城剑邑大桥B2协议段长1.765公里，钻孔灌注桩96根，其中直径小2.0m桩

基36根，直径(H.8nl桩基16根，直径62.2口桩基62根，63.0m桩基18根，钢筋

笼总重量752.86to

钢筋加工棚面积510nf,投入一台LH型钢筋笼滚焊机以及其他配套设备，施工

人员12名，分两个班组生产钢筋笼，日产钢筋笼120m。10月完毕所有钢筋笼加工任

务。用该工法加工的钢筋笼，合格率高，质量稳定，受到业主和监