陳國平（上海建工七建集團(tuán)有限公司，上海 200000）

1 工程概況

S6公路（原名A17公路）線路東起外環(huán)線與北環(huán)相交點(diǎn)，向西分別跨越瀏翔公路、滬嘉高速公路和204國道（滬宜公路）至沈海高速公路——寶安公路立交。本工程途經(jīng)寶山、嘉定兩個(gè)區(qū)，全長約11.77km。

S6公路新建工程7標(biāo)的主線高架工程范圍是：上行起點(diǎn)樁號(hào)為K7+775.278，上行終點(diǎn)樁號(hào)為K9+592.293；下行起點(diǎn)樁號(hào)為K7+772.482（不含對(duì)應(yīng)墩及伸縮縫），下行終點(diǎn)樁號(hào)為K9+580.482（不含對(duì)應(yīng)墩及伸縮縫），下行線全長約1.82km，上行線全長1.81km。

本工程采用鉆孔灌注樁混凝土采用水下C30混凝土，豎向鋼筋均采用墩粗直螺紋機(jī)械連接。

鉆孔灌注樁樁徑主要有Ф800和Ф1200兩種，其中Ф1200共計(jì)124根，平均樁長65m，樁籠主筋為24根Ф22螺紋鋼，Ф800共計(jì)1588根，平均樁長50m，樁籠主筋為16根Ф20螺紋鋼，均采用直螺紋套筒連接。

2 灌注樁樁籠鋼筋模塊化的研究

S6公路全面實(shí)行“三集中”的管理模式，即：混凝土集中拌合、鋼筋集中加工、構(gòu)件集中預(yù)制。鋼筋模塊化加工是標(biāo)準(zhǔn)化“三集中”的重要一項(xiàng)，是節(jié)約成本、增產(chǎn)增效的突出一環(huán)。

其中鉆孔灌注樁截面尺寸相同，截面配筋相同，樁長基本接近。通過實(shí)際分析研究，可以采用“模塊化”這一工業(yè)化理念。

2.1 模塊化的定義

模塊化作為一種標(biāo)準(zhǔn)化形式，也是一種產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法，最初在機(jī)器制造、電器制造、儀器儀表制造領(lǐng)域被應(yīng)用。簡單概括模塊化原理，就是解決一個(gè)復(fù)雜問題自上而下逐層把系統(tǒng)劃分成若干模塊的過程，每個(gè)模塊完成一個(gè)特定的子功能或者適合分項(xiàng)的單一結(jié)構(gòu)，而所有的模塊按某種方法組裝起來成為一個(gè)整體，完成整個(gè)系統(tǒng)所要求的功能。在建筑業(yè)中我們把實(shí)施模塊化這個(gè)過程稱為模塊化施工，模塊化施工是一種現(xiàn)代先進(jìn)的施工理念，它的先進(jìn)在于大量引入模塊作業(yè)，極大地縮短了工期，產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益。不但沒有違背傳統(tǒng)的施工理念，而且把它們進(jìn)行優(yōu)化，依靠當(dāng)今的先進(jìn)技術(shù)，進(jìn)行剖析、分項(xiàng)，由局部小模塊到大模塊，逐步實(shí)現(xiàn)最大模塊化[1]。

2.2 鉆孔灌注樁樁籠的模塊化設(shè)計(jì)

圖1 Ф1200鉆孔樁樁籠鋼筋模塊化示意圖

根據(jù)本工程現(xiàn)場的灌注樁籠設(shè)計(jì)圖（見附圖1）可以把樁籠細(xì)分為5個(gè)，即①樁尖、②標(biāo)準(zhǔn)樁身、③加密區(qū)、④樁頂。僅構(gòu)件①和構(gòu)件④的鋼筋長度略有變化，無法采用直料鋼筋（需要截?cái)啵Ｆ溆嗑梢圆捎弥绷箱摻?。模塊化施工的理論完全適用于鋼筋籠的加工。

為了規(guī)范鋼筋加工管理，加強(qiáng)過程質(zhì)量控制，更好地協(xié)調(diào)施工程序，進(jìn)而有序推動(dòng)施工進(jìn)程。項(xiàng)目部成立了以項(xiàng)目經(jīng)理為組長的鋼筋模塊化加工領(lǐng)導(dǎo)小組，形成了“精干高效、分工明確，各司其職、各負(fù)其責(zé)”的模塊化管理模式。

3 灌注樁樁籠鋼筋加工工藝的研究

對(duì)于灌注樁樁籠鋼筋加工，常規(guī)的加工工藝是采用胎架及主筋定位槽板的方法進(jìn)行人工焊接。對(duì)于1200的大直徑的鉆孔樁樁籠加工難度較大、生產(chǎn)效率較低，特別是由于采用人工焊接的工藝，無法避免鋼筋焊接常規(guī)弊病，如：咬肉、虛焊、主筋定位偏差[2]。因此采用新型的鉆孔樁籠鋼筋加工工藝是保證施工質(zhì)量的重點(diǎn)。因此我們引入了鋼筋籠滾焊機(jī)這一較為新型的鋼筋加工設(shè)備。該設(shè)備完全滿足“三集中”管理原則和綠色施工原則。

3.1 鋼筋籠滾焊機(jī)的簡介

1）鉆孔樁鋼筋籠滾焊機(jī)結(jié)構(gòu)主要由控制臺(tái)、焊接機(jī)械手、主筋料架、固定/移動(dòng)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成,具體結(jié)構(gòu)詳見圖2。

2）鉆孔樁鋼筋籠滾焊機(jī)性能指標(biāo)

(1)鋼筋籠加工直徑：300-1500mm

(2)鋼筋籠最大長度：12m

(3)材料規(guī)格：主筋12-40mm,箍筋5-16mm盤筋直接作業(yè)

圖2 鋼筋籠滾焊機(jī)結(jié)構(gòu)

(4)焊接方式：機(jī)械手焊接

(5)操作人數(shù)：最少2人

(6)設(shè)備功率：10kW/h

(7)設(shè)備尺寸：總長度26m,寬2m,高2.2m

(8)設(shè)備質(zhì)量：12t

3）鉆孔樁鋼筋籠滾焊機(jī)工作原理

(1)設(shè)備安裝順序

設(shè)備安裝順序:拖動(dòng)導(dǎo)軌部分就位,調(diào)整其水平→固定旋轉(zhuǎn)盤就位→移動(dòng)旋轉(zhuǎn)盤就位→主筋料架及主筋承接分隔系統(tǒng)就位→控制臺(tái)就位→箍筋放線架就位→鋼筋籠液壓支撐裝置就位→油泵箱就位→電氣部分安裝→設(shè)備水平調(diào)整,檢查設(shè)備整體構(gòu)架是否無誤→用膨脹螺釘和基礎(chǔ)固定→電纜連接→電源連接→通電調(diào)試連→設(shè)備驗(yàn)收→投入使用。

(2)焊接機(jī)械手的使用(圖3)

圖3 焊接機(jī)械手結(jié)構(gòu)

使用前,啟動(dòng)液壓站,確保液壓缸有壓力油；操作人員在操作的位置拉動(dòng)焊接頭,確保其滑動(dòng)自如,無卡阻現(xiàn)象,拉伸彈簧返回有力；啟動(dòng)升降電機(jī),調(diào)節(jié)導(dǎo)向輪的高度使其壓在箍筋上；移動(dòng)調(diào)節(jié)滑塊、調(diào)節(jié)桿,轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)手柄,使焊槍的喂絲出口在主筋和箍筋的交點(diǎn)位置處；調(diào)節(jié)焊接插銷的長度,確保其伸出時(shí)能擋住主筋, 拉回時(shí)能與主筋完全脫開。以上準(zhǔn)備工作做好后方可使用自動(dòng)焊接機(jī)械手。

圖4 固定、移動(dòng)盤孔位

4 鉆孔樁鋼筋籠施工工藝

工程鋼筋籠型號(hào)滿足鋼筋籠滾焊機(jī)的生產(chǎn)條件。進(jìn)場鋼筋長度為9m,鋼筋籠標(biāo)準(zhǔn)節(jié)長定為9m（兩端留設(shè)搭接頭，總長10m）,利用標(biāo)段集中鋼筋加工廠進(jìn)行加工,加快鋼筋籠生產(chǎn)速度, 提高了鋼筋籠質(zhì)量。規(guī)范要求焊接接頭同一截面不得超過50%, 這樣鋼筋籠主筋焊接面間隔不小于50cm,一次將9m長標(biāo)準(zhǔn)節(jié)鋼筋籠加工成形[3]。

4.1 鋼筋籠加工流程

上料→穿筋、固定→起始焊接→正常焊接→終止焊接→切斷箍筋→分離固定盤→松筋→分離移動(dòng)盤→卸籠→降下支撐架→移動(dòng)盤歸位。

5 成本分析

鋼筋籠滾焊機(jī)全天24h作業(yè),12h為1班組,共2個(gè)班組。以Φ1200mm樁基礎(chǔ)鋼筋籠為例根據(jù)實(shí)際施工情況進(jìn)行分析。

Φ1200mm樁基礎(chǔ)鋼筋籠配筋主筋為24根Ф22螺紋鋼,加強(qiáng)箍筋為16mm,箍筋為Φ8mm。1個(gè)班組4人,42min生產(chǎn)1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié),標(biāo)準(zhǔn)節(jié)鋼筋重735.23kg,鋼筋籠滾焊機(jī)功率10kWh,鋼筋籠滾焊機(jī)配套電焊機(jī)功率500kWh。

以2011年3月份生產(chǎn)為例(白班生產(chǎn)、夜班停產(chǎn)):正常生產(chǎn)23d,共生產(chǎn)鋼筋籠368節(jié),平均每白班16節(jié)(白班12h);共耗電2254kWh。

用工:23×4×12÷8=138工日

用電:2254kWh

用配套特制焊條:515kg

生產(chǎn)量:368×735.23÷1000=270.564t

本設(shè)備在本項(xiàng)目上共生產(chǎn)鋼筋籠4300多噸，通過綜合分析工費(fèi)成本在330元/t左右,而人工生產(chǎn)的鋼筋籠工費(fèi)成本在500元/t左右,相比之下,鋼筋籠滾焊機(jī)生產(chǎn)的鋼筋籠比人工生產(chǎn)的鋼筋籠每t便宜170元左右,僅此項(xiàng)技術(shù)就為項(xiàng)目節(jié)省73萬元。

此外，成本節(jié)約還體現(xiàn)在其余三部分，即施工人員數(shù)量降低、降低返工率、加塊鋼筋籠拼接速度。人員的減少可以減少附屬生活設(shè)施。通過預(yù)估此三項(xiàng)的節(jié)約費(fèi)用約在10萬元左右。

6 結(jié) 語

“鋼筋模塊化”理念的引入和鋼筋籠滾焊機(jī)工藝的應(yīng)用降低了施工安全風(fēng)險(xiǎn)，提高了施工質(zhì)量，縮短了鋼筋籠的制作周期，保證了鋼筋籠加工精度和質(zhì)量，改善了施工作業(yè)人員的勞動(dòng)環(huán)境，提高了監(jiān)控人員的工作效率，同時(shí)在文明施工管理方面取得了巨大的成效。通過大量生產(chǎn)實(shí)踐證明，鋼筋籠采用模塊化制作不僅質(zhì)量高，而且生產(chǎn)速度快，能集中進(jìn)行工廠化生產(chǎn),有效地全面組織樁基礎(chǔ)的施工，成本低?！颁摻钅K化”通過在S6公路工程的全面推廣，取得了良好的效果，并為各參建單位認(rèn)同和接受。雖然“鋼筋模塊化”實(shí)現(xiàn)了向工業(yè)化邁進(jìn)的第一步，但仍需進(jìn)一步引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)和工藝，將“模塊化”理念升華至混凝土構(gòu)件。

[1]《建筑施工手冊(cè)》(第四版)編寫組[編].建筑施工手冊(cè)[M].中國建筑工業(yè)出版社,2003

[2]胡建春灌注樁后壓漿技術(shù)的加固機(jī)理及在鐵路橋梁樁基上的應(yīng)用[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì).2009(04)

[3]李志東公路橋梁工程中鉆孔灌注樁施工工藝[J].中國高新技術(shù)企業(yè).2010(18)