0引言

根据国内外桥梁钢筋笼加工方式来看，主要以拱焊机焊接为主。传统的人工绑扎钢筋笼方式存在效率低、质量不稳定、劳动强度大等弊端，难以满足现代化施工的需求^[1]。利用钢筋笼智能加工生产线进行钢筋笼全自动焊接加工，在钢筋加工设备上采用智能化和信息化的设备系统，形成全自动的钢筋加工设备，根据钢筋半成品的加工要求，对设备进行整合、组装，共同构成钢筋加工生产流水线，达到信息化代人、机械化减人的目的^[2]。随着国家对工程质量要求的不断提高，推广钢筋笼智能加工技术是保障桥梁桩基、墩柱施工质量，贯彻“百年工程”的根本措施，同时对于提高我国钢筋加工技术的自动化、智能化水平具有重要的意义。

1工程概况

G341线胶南至海晏华池至二十里沟口段公路工程项目主线起点位于华池县打扮梁南侧，设互通立交与G244线打扮梁至庆城公路相接，途经怀安乡、元城镇、乔川乡，终点位于环县二十里沟口，与G341线二十里沟口至车路腰岘段顺接，路线长99.09公里。华二三标项目土建工程起讫桩号K48+480至K71+000（含互通立交2处、铁角城连接线及东老爷山连接线），主线长22.52km，连接线长12.97Km，项目全长34.873km。桥梁共10753m/23座，其中主线桥梁10233m/16座，互通立交及连接线桥梁520m/7座；桥梁桩基762根，墩柱453根，台帽、盖梁327道，预制梁板1240片，钢箱梁16跨，涵洞97道（主线45道，互通立交及连接线52道）。设智能钢筋笼加工配送中心1座，加工钢筋笼8525T，加工周期16个月。

2智能钢筋加工配送中心布局

钢筋笼智能加工配送中心长度为80m，宽度为26m，总占地面积为2080m²。加工中心功能区分为原材存放区、加工区、半成品临时存放区、废料区、运输通道等区域。场内整体规划分为两部分，车行道左侧为生产区，用于钢筋笼加工；行车道右侧半成品临时存放区，用于临时存放区、钢筋笼临时存放区。钢筋加工区主要分为套丝打磨加工区、弯曲焊接加工区、钢筋笼焊接加工区3大部分。为提高钢筋笼加工设备的自动化程度、将设备生产效能发挥最大化，同时保障焊接作业质量，钢筋笼加工配置智能钢筋笼自动焊接生产线1条，智能弯圆焊接一体机和自动套丝打磨生产线加工速度快，生产效率高。

3机械设备配置

表1机械设备配置表

1）主筋锯切套丝打磨生产线

锯切套丝打磨生产线主要用于钢筋笼主筋端头螺纹加工。将单台小型锯切机、墩粗机、套丝机、打磨机生产工艺集成于一体，通过自动化控制完成主筋“锯切、墩粗、套丝、打磨”加工工艺。设备占地面积长31m，宽12m，共372m²，每小时可完成50支/h主筋钢筋加工。加工的端头螺纹，牙型饱满，表面光滑，牙顶和牙底线条锐利，与螺纹套筒配合，无卡顿或过紧现象。

2）数控弯圆焊接一体机

智能弯圆焊接一体主要用于加强筋加工。数控弯圆机采用立式圆盘结构，同时集成自动焊接和切断装置，实现“弯圆、焊接、切断”三部数控自动加工，精度可控制在+3mm以内，传动速度80/min，有效控制了一次成型合格率。生产效率高，每小时可加工12支/h。加强筋圆弧曲线流畅，单面焊接焊缝均匀饱满，焊接质量好。

图2智能钢筋加工配送中心机械配置

3）钢筋笼智能焊接生产线

钢筋笼智能焊接生产线主要用于钢筋笼自动焊接加工，加工工序包括主筋钢筋、加强筋定位，主筋焊接，绕筋焊接。设备由主机导轨、控制台、左侧笼旋转驱动机构，主筋料架，钢筋笼液压支撑装置，左侧笼旋转驱动转机构，移动旋转驱动机构，主筋固定器，主筋承接分隔系统，箍筋放线架，箍筋矫直机构，主筋上料系统。利用智能钢筋笼成型焊接机器人进行钢筋笼自动化加工，先进行加强筋定位，后进行主筋定位焊接，最后进行绕筋定位焊接。传统意义上的加工多依靠人力完成，目前采用数控技术可适当削弱人力不良影响，最终提升其精准度，保证钢筋加工质量^[3]。

4工艺原理

桥梁下部圆柱形钢筋笼采用全自动智能焊接生产线进行加工，改变传统的人工配合钢筋笼滚焊机半自动化加工方式，将加强筋弯圆、焊接、切割作业；主筋下料、锯切、套丝、打磨作业；钢筋笼主筋定位、加强筋焊接、绕筋焊接作业；实现全自动控制及无人焊接作业。

全自动钢筋笼智能焊接成型生产线是一种自动化钢筋加工设备，由自动焊数控弯圆机、数控钢筋锯切套丝生产线、智能钢筋笼成型焊接机器人3部分组成。而智能钢筋笼成型焊接机器人又由前笼控制台、后笼控制台、固定轨道、气动滑轨、主筋焊接台座、绕筋焊接台座组成。可根据场地位置大小和生产进度需求实现组合生产或单独生产。实现单主筋、双主筋、单绕筋、双绕筋多种规格加工。

5施工工艺流程

图3施工工艺流程图

6施工质量控制要点

1）主筋、绕颈间距按施工图纸要求控制。

2）钢筋保护层厚度按施工图纸要求控制。

3）绕筋焊接质量控制，绕筋焊接质量越好，钢筋笼抗压承载能力越强，通过调整盘架纵向移动速度，钢筋笼旋转速度，将焊接时长最大化，确保焊点牢固避免脱焊、虚焊、漏焊等现象发生。

4）端头螺纹加工

1、钢筋下料时不宜用热加工方法切断：钢筋端面宜平整并与钢筋轴线垂直；不得有马蹄形或扭曲，钢筋端部不得有弯曲，出现弯曲时应调直。

2、丝头中径、牙型角及丝头有效螺纹长度应符合设计规定。丝头螺纹尺寸宜按GB/T196确定，有效螺纹中径尺寸公差宜满足GB/T197中6f级精度规定的要求。

3、标准型接头丝头有效螺纹长度应不小于1/2连接套筒长度，其他连接形式应符合产品设计要求。丝头加工完毕经检验合格后，应立即带上丝头保护帽或拧上连接套简，防止装卸钢筋时损坏丝头。

7操作注意事项

1）生产线在使用过程中应勤于检查，做好日常维护（如拧松动的螺栓，加润滑油等），发现问题及时解决，避免设备带病作业。

2）使用前，调整丝杠平台到合适距离。操作人员在操作的位置拉动焊接头，确保其滑动自如，无卡阻现象，启动升降平台，调节导向轮的高度使其压在箍筋上；移动调节滑块、调节杆，转动调节手柄，使焊枪的喂丝出口在主筋和籀筋的交点位置处；调节焊接插销的长度，确保其伸出时能挡住主筋，拉回时能与主筋完全脱开。

3）在钢筋笼的头尾，因箍筋是并在一起缠绕，不宜使用自动焊接机械手，主筋和箍筋生锈处，或主筋和箍筋变形扣曲处容易虚焊，笼子滚完后要手工补焊。笼子滚完后，要启动丝杠电机，收回焊接头，以防卸下笼子时碰撞焊接头。

4）决定焊接质量的3因素是，焊接电流、喂丝速度和焊接时长，使用中正确调节这个参数。一方面可保障焊接质量，另一方面防止缩筋。使用中焊枪的喂丝出口处容易堵塞，操作人员要经常清理。

5）在设备维修、检修过程中，要在安全的前提下操作。本套设备的自动化程度较高，防止因操作失误造成人身伤害。

8经济效益分析

钢筋笼生产成本主要包括人工费、设备费、材料费3部分，本次经济分析以G341线胶南至海晏公路华池至二十里沟口段公路第三总包部钢筋笼加工为例，对钢筋笼人工焊接方式和智能焊接方式进行经济效益分析。

1）智能加工生产线加工成本分析

1、生产效率：全自动焊接机器人每班可生产10节/d，平均每节钢筋笼重2t/节，每月有效工期按28天计算，月均生产效率为560t/月。

2、加工周期：完成8525t钢筋笼加工需要15个月。

3、人员配置：钢筋笼全自动焊接生产线共配置8人，其中，现场管理1人，智能钢筋笼弯圆焊接一体机配置1人，数控钢筋锯切套丝打磨生产线配置1人，钢筋笼自动焊接机器人配置1人，三角架/声测管加工2人，现场装车转运2人。

4、机械配置：钢筋笼全自动焊接机器人1台，费用85万元/台；数控弯圆焊接一体机1台费用4万元/台；数控钢筋锯切套丝打磨生产线1套，设备费用32.5万元/台，配智能阶梯上料平台1套，设备费用14.5万元/台；新购置设备费共计136万元。设备费用按3年摊销，每年设备使用费用45.3万元/年。

2）钢筋笼滚焊机加工成本分析

1、生产效率：滚焊机加工每班可生产4节/d，平均每节钢筋笼重2t/节，每月有效工期按28天计算，月均生产效率为224t/月。

2、加工周期：完成8525t钢筋笼加工需要38个月。

3、人员配置：人工焊接钢筋笼需要人员11人，其中，现场管理1人，下料剪切1人，套丝打磨1人，钢筋笼焊接4人，三角筋/声测管加工2人，钢筋笼转运2人，加工工人劳务费用结算按计件结算。

4、机械配置：人工焊接钢筋笼主要的设备为钢筋笼拱焊机，钢筋笼拱焊机1台，设备费用26万元/台；切断机1台，设备费用0.5万元/台；小型套丝机1台，设备费用0.5万元/台；弯圆机1台，设备费用0.5万元/台；二保焊机3台，设备费用0.3万元/台。购置设备费用共计28.4万，设备费用按3年摊销，每年设备使用费9.5万元/年。

表2人工成本对比表

表3机械设备成本对比表

综上所述，采用智能钢筋笼焊接设备加工完8525吨，加工周期15个月，每吨钢筋笼加工成本200元/吨，总加工费用1700000元。采用钢筋笼滚焊机人工焊接加工完8525吨，加工周期38个月，每吨加工成本357元/吨，总加工费3030500元。经济效益方面，使用智能钢筋笼焊接设备共节省费用1305000元。自动化焊接系统装备的应用可以显著提高生产效率和质量水平，降低生产成本和资源消耗，从而带来了可观的经济效益^[4]。生产效率方面，节省加工费用23个月，对于加快桥梁建设进度，控制施工成本具有重大。

9结论

1）钢筋笼智能焊接生产线适合于钢筋笼体量较大的项目加工生产。生产效率较高，加工范围广，可满足直径φ1000~φ2400mm钢筋笼加工，每班平均可生产10节/班，月均可生产700吨/月以上，满足多座桥梁下部钢筋笼流水线生产作业，实现钢筋笼生产集中配送加工，减少项目生产成本，同时能加快项目建设进度。

2）钢筋笼智能焊接生产线实现焊接作业标准化，改变以往人工焊接作业模式，主筋、绕筋通过焊接机械手自动化焊接，实现焊点位置、焊接时间固定，焊缝饱满；严格控制主筋、绕筋间距，端头连接段伸长量，焊接效率和焊接质量进一步提高。对于实现标准化、数控生产意义较大。

3）生产过程自动控制，减轻工人劳动强度。替代了传统的模具固定的焊接方式，省略了模具安装以及将主筋插入模板孔的步骤，通过遥控操作，自动化焊接作业，减轻工人穿筋、焊接劳动强度。对于提高我国钢筋加工技术的自动化、智能化水平具有重要的意义。

参考文献：

[1] 徐龙.数控钢筋笼滚焊机在施工中的应用及研究[J].机械制造文摘(焊接分册),2025(01):20-24.

[2] 李闯.高速公路智能化钢筋加工场建设研究[J].智能城市,2021,7(14):72-74.

[3] 王联启.数控设备在钢筋集中加工中的应用[J].设备管理与维修,2021,12(06):84-87.

[4] 卢飞,王常春,刘家维等.桩基钢筋笼自动化焊接系统装备研发及应用研究[J].研究与探索·工艺流程与应用,2025,(04):82-84.

作者简介：尹吉才，男，汉族，甘肃民乐人，研究生，中级工程师，主要从事公路工程机械化施工及管理。