吳宇豪，宋大鵬，楊茂云

（中國核工業(yè)二四建設(shè)有限公司，北京 101601）

0 引言

“華龍一號(hào)”是我國自主研發(fā)的第三代先進(jìn)核電堆型，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜，建設(shè)體量龐大。鋼筋作為項(xiàng)目主體結(jié)構(gòu)的主要材料，在建設(shè)成本中的占比較大。鋼筋工程是項(xiàng)目施工的重點(diǎn)環(huán)節(jié)之一，由于工程體量大、施工范圍廣、施工環(huán)境復(fù)雜，因此鋼筋管理存在施工勞務(wù)班組單位多、鋼筋工程勞動(dòng)強(qiáng)度大、物料存放場地有限等亟須解決的難題。目前，國內(nèi)已有文獻(xiàn)［1-3］從人員、管理制度、信息系統(tǒng)等角度對(duì)鋼筋下料、鋼筋加工、鋼筋配送等環(huán)節(jié)進(jìn)行研究，但仍缺少對(duì)鋼筋工程成套體系進(jìn)行集成管理的研究。隨著科學(xué)技術(shù)特別是信息技術(shù)的快速發(fā)展，在建筑領(lǐng)域，鋼筋工程管理必然會(huì)朝著信息化、自動(dòng)化的方向發(fā)展。

本文主要論述在“華龍一號(hào)”漳州核電一期建設(shè)工程中，采用數(shù)字信息化管理系統(tǒng)對(duì)鋼筋從原材料進(jìn)場至現(xiàn)場使用的全周期過程實(shí)現(xiàn)鋼筋工程的智能化、可視化管理，通過自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備使鋼筋加工向自動(dòng)化、工廠化模式轉(zhuǎn)變，運(yùn)用成熟的鋼筋籠模塊化施工技術(shù)助推核電建設(shè)逐步向裝配式施工轉(zhuǎn)變。通過信息化和機(jī)械化手段減少鋼筋全周期管理過程中因人為因素帶來的失誤，利用機(jī)械替代人工，減輕施工現(xiàn)場的勞動(dòng)強(qiáng)度、提高工作效率和質(zhì)量，從而為鋼筋工程的成本控制創(chuàng)造條件。

1 鋼筋原材進(jìn)場管理

1.1 鋼筋原材下單

漳州核電一期工程建設(shè)鋼筋需求量大，高峰期的鋼筋加工量達(dá)8 500 t/月，鋼筋原材進(jìn)場量達(dá)12 000 t/月。鋼筋原材的進(jìn)場情況關(guān)系著整個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施進(jìn)度，如果進(jìn)場稍有延遲，就會(huì)耽誤現(xiàn)場施工。因此，項(xiàng)目管理部門需建立鋼筋庫存預(yù)警機(jī)制。此外，鋼筋原材市場價(jià)格浮動(dòng)較大，物資管理部門應(yīng)根據(jù)庫存和市場情況選擇合適的時(shí)機(jī)下單，降低鋼筋原材采購成本。有一個(gè)鋼筋庫存預(yù)警機(jī)制，當(dāng)某一種型號(hào)的鋼筋原材達(dá)到最低庫存量預(yù)警值時(shí)，會(huì)向物資管理部門發(fā)出預(yù)警信息，物資管理部門就會(huì)主動(dòng)進(jìn)場相關(guān)型號(hào)的鋼筋原材（無人化信息系統(tǒng)推送預(yù)警），避免因原材不足延誤施工進(jìn)度。

1.2 鋼筋原材報(bào)驗(yàn)及爐批號(hào)管理

漳州核電工程子項(xiàng)目較多，鋼筋原材需按報(bào)驗(yàn)的子項(xiàng)目專項(xiàng)專用。為避免鋼筋原材出現(xiàn)不同項(xiàng)目間的混用、亂用情況，以及實(shí)現(xiàn)鋼筋爐批號(hào)的可追溯管理，可通過引進(jìn)或設(shè)計(jì)信息監(jiān)管系統(tǒng)實(shí)行監(jiān)管和糾偏。

鋼筋加工時(shí)的爐批號(hào)登記通常由人工現(xiàn)場手抄記錄，再錄入電腦的Excel 表格。人工抄寫方式出現(xiàn)錯(cuò)誤的概率大，手工錄入電腦表格也存在錯(cuò)誤率，并且人工抄寫和錄入方式效率低、耗時(shí)長。通過引進(jìn)或設(shè)計(jì)鋼筋監(jiān)管系統(tǒng)，可解決以上問題。鋼筋原材進(jìn)場時(shí)，系統(tǒng)通過掃碼槍掃描鋼筋原材的二維碼信息，對(duì)鋼筋原材進(jìn)行入庫登記，自動(dòng)關(guān)聯(lián)相關(guān)信息并生成鋼筋原材進(jìn)場的驗(yàn)收資料。驗(yàn)收單可以直接打印，驗(yàn)收時(shí)驗(yàn)收人員只需簽字即可，免去人工編制驗(yàn)收資料的工作，減少了鋼筋原材進(jìn)場入庫不及時(shí)的現(xiàn)象。使用鋼筋原材時(shí)，通過掃描鋼筋原材的二維碼與鋼筋加工計(jì)劃料牌的二維碼信息，系統(tǒng)便會(huì)自動(dòng)關(guān)聯(lián)相關(guān)信息并進(jìn)行鋼筋原材出庫與爐批號(hào)分配，杜絕了人工登記失誤造成的信息錯(cuò)誤。系統(tǒng)還能生成鋼筋加工自檢驗(yàn)收單并自動(dòng)生成相關(guān)臺(tái)賬，極大地優(yōu)化了鋼筋原材驗(yàn)收的流程和鋼筋加工爐批號(hào)的追溯性管理。

2 鋼筋下料管理

2.1 鋼筋信息化系統(tǒng)運(yùn)用

漳州核電工程體量巨大，平均一個(gè)機(jī)組的鋼筋量約13 萬t，工期為2 a，平均每月鋼筋的下料量約為5 500 t。為滿足現(xiàn)場鋼筋使用需求，解決核電建設(shè)中因鋼筋構(gòu)造復(fù)雜而需要耗費(fèi)大量時(shí)間進(jìn)行鋼筋下料的問題，項(xiàng)目成立專業(yè)鋼筋下料小組，負(fù)責(zé)核電工程的鋼筋下料。

通過對(duì)BIM 軟件進(jìn)行二次開發(fā)，運(yùn)用BIM 軟件建模、制定相應(yīng)下料規(guī)則，進(jìn)行鋼筋深化下料設(shè)計(jì)。利用BIM 下料軟件作為主要的下料輔助工具，規(guī)范鋼筋下料流程，將鋼筋翻樣數(shù)據(jù)自動(dòng)錄入ENpower信息化管理系統(tǒng)，進(jìn)行鋼筋斷料搭配的計(jì)算，不僅縮短了技術(shù)人員鋼筋翻樣、斷料計(jì)算、數(shù)據(jù)錄入的時(shí)間，還提高了鋼筋下料的準(zhǔn)確性［4］。因?yàn)檎闹莺藣u項(xiàng)目的鋼筋設(shè)計(jì)圖紙并非采用平法設(shè)計(jì)，并且核島區(qū)域各種異形鋼筋與一般工業(yè)與民用建筑不同，所以建立核電體系鋼筋信息化資源數(shù)據(jù)庫尤為重要。應(yīng)用BIM 鋼筋下料軟件及ENPower 系統(tǒng)，可以在施工過程中逐步擇優(yōu)保留數(shù)據(jù)，建立了現(xiàn)有的鋼筋下料板塊數(shù)據(jù)資源庫。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)化下料

考慮到市場鋼筋原材的標(biāo)準(zhǔn)長度為12 m、9 m，結(jié)合“華龍一號(hào)”核電大體量鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，漳州核電工程鋼筋下料大量采用通用標(biāo)準(zhǔn)主筋（11.95 m、8.95 m、5.95 m、4.45 m 等）和通用標(biāo)準(zhǔn)拉鉤鋼筋，標(biāo)準(zhǔn)料鋼筋量約占工程整體鋼筋量的70%。大量通用型標(biāo)準(zhǔn)料鋼筋的使用能極大地提高鋼筋加工效率、減少鋼筋加工損耗，結(jié)合鋼筋信息化資源庫與BIM軟件的應(yīng)用，能有效降低下料量、減少鋼筋下料人員的操作錯(cuò)誤率，從而減少因鋼筋下料錯(cuò)誤而導(dǎo)致的鋼筋退料、廢料的情況，達(dá)到控制鋼筋成本的目的。

3 鋼筋加工管理

3.1 鋼筋加工自動(dòng)化

鋼筋加工作為鋼筋全周期管理中最重要的一個(gè)中間環(huán)節(jié)，起到承上啟下的作用，這個(gè)環(huán)節(jié)控制得好，就能極大地降低鋼筋損耗及成本。傳統(tǒng)鋼筋加工采用單體鋼筋切斷機(jī)、套絲機(jī)、彎曲機(jī)等機(jī)械，不僅需要大量人工，而且鋼筋加工質(zhì)量、尺寸依靠人工把控，誤差較大。為了最大限度地保障鋼筋生產(chǎn)的質(zhì)量，應(yīng)進(jìn)行鋼筋加工生產(chǎn)技術(shù)的優(yōu)化和升級(jí)。隨著鋼筋加工設(shè)備逐年更新?lián)Q代，鋼筋加工自動(dòng)化、工廠化趨勢也越來越明顯，一些國產(chǎn)自動(dòng)化、智能化、信息化鋼筋加工設(shè)備的出現(xiàn)，以及相關(guān)行業(yè)技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的日趨完善，都為我國成型鋼筋制品加工技術(shù)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)［2］。

為更好地實(shí)現(xiàn)鋼筋加工自動(dòng)化，可通過引進(jìn)目前國內(nèi)市場成熟的鋼筋加工自動(dòng)化生產(chǎn)線設(shè)備進(jìn)行合理布局，采用水平傳送方式替代塔吊的空間吊運(yùn)方式，滿足現(xiàn)場大規(guī)模工程建設(shè)中鋼筋加工的需求，實(shí)現(xiàn)鋼筋加工自動(dòng)化、工廠化。鋼筋自動(dòng)化加工提高了鋼筋加工的機(jī)械化程度，減輕人工的勞動(dòng)強(qiáng)度及吊裝設(shè)備的吊裝壓力，在節(jié)省人力、物力的同時(shí)，提高了對(duì)鋼筋加工質(zhì)量的控制及加工效率，達(dá)到降本增效的效果。

漳州核電工程已引進(jìn)建科機(jī)械（天津）股份有限公司鋼筋加工自動(dòng)化設(shè)備數(shù)控鋼筋鋸切套絲生產(chǎn)線（如圖1 所示）、液壓剪切生產(chǎn)線（如圖2 所示）、數(shù)控鋼筋彎箍機(jī)（如圖3所示）投入生產(chǎn)使用，在節(jié)省人工及提高鋼筋加工質(zhì)量方面成效顯著。

圖1 鋸切套絲生產(chǎn)線布置圖

圖2 液壓剪切生產(chǎn)線布置圖

圖3 數(shù)控鋼筋彎箍機(jī)

鋸切套絲生產(chǎn)線流程：①通過自動(dòng)上料口將鋼筋送入鋸切線的前輸送輥道；②在生產(chǎn)線上完成鋸切定尺輸送，對(duì)鋼筋進(jìn)行鋸切下料，鋸切后的鋼筋分別向兩側(cè)輸送，余料部分進(jìn)入延長后輸送輥道料倉；③經(jīng)過右側(cè)套絲打磨輸送，逐步完成鋼筋兩端的自動(dòng)套絲和自動(dòng)打磨；④需要后續(xù)加工的鋼筋進(jìn)入手動(dòng)彎曲加工區(qū)，無其他工藝的鋼筋進(jìn)入右側(cè)套絲成品收集。加工的過程鋼筋都是通過生產(chǎn)線的輥道或傳動(dòng)裝置進(jìn)行自動(dòng)流轉(zhuǎn)，可降低塔吊負(fù)荷、提升物流周轉(zhuǎn)率。

液壓剪切生產(chǎn)線將剪切、彎曲工序聯(lián)動(dòng)布局，同時(shí)增加1 組延長輸送輥道，其優(yōu)勢在于通過增配1 節(jié)輸送輥道，使成品料倉的存儲(chǔ)能力得到提升。增配后的輥道由4 級(jí)增加至8 級(jí)，生產(chǎn)過程中不會(huì)因?yàn)榱蟼}空閑、等待塔吊取料而造成設(shè)備停機(jī)。此外，增配輸送輥道，也讓設(shè)備的聯(lián)動(dòng)空間增大，除了可與1 臺(tái)平面式彎曲中心進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，還可與現(xiàn)場的手工工作平臺(tái)及小彎曲機(jī)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，進(jìn)一步減少半成品的轉(zhuǎn)運(yùn)工作、釋放塔吊的工作壓力。

數(shù)控鋼筋彎箍機(jī)采用機(jī)械人手臂與彎箍機(jī)設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)組合配置，通過程序的銜接控制，由機(jī)械手臂自動(dòng)對(duì)箍筋成品進(jìn)行抓取，逐個(gè)放置到專用的箍筋收集輥道，實(shí)現(xiàn)箍筋的自動(dòng)收集和輸送。

在下一步的發(fā)展規(guī)劃中，擬將BIM 鋼筋下料軟件、ENPower系統(tǒng)通過信息串聯(lián)的方式合并入鋼筋自動(dòng)化加工生產(chǎn)線的計(jì)算機(jī)模塊?？梢酝ㄟ^后臺(tái)系統(tǒng)將鋼筋下料人員編制的鋼筋加工計(jì)劃直接傳送至鋼筋自動(dòng)化加工生產(chǎn)線進(jìn)行鋼筋生產(chǎn)加工；后臺(tái)系統(tǒng)自動(dòng)保存加工記錄，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量可追溯性，每批成型鋼筋制品都有完整的生產(chǎn)、檢驗(yàn)信息，確保工程質(zhì)量。系統(tǒng)通過鋼筋加工計(jì)劃自動(dòng)搭配鋼筋原材的使用尺寸，選擇鋼筋下料的最佳搭配方案，實(shí)現(xiàn)鋼筋原材最大化利用，從而減少鋼筋料頭的產(chǎn)生，降低鋼筋損耗。鋼筋采用工廠自動(dòng)化加工方式，可以僅依靠后臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行鋼筋一體化管理加工，真正實(shí)現(xiàn)鋼筋加工自動(dòng)化、智能化，在保證成型鋼筋制品加工效率的同時(shí)提升制品的質(zhì)量［2］。

3.2 鋼筋退料二次加工利用

通過優(yōu)化鋼筋自動(dòng)化技術(shù)降低鋼筋損耗后，施工過程中仍不可避免會(huì)出現(xiàn)因設(shè)計(jì)變更、施工思路改變、施工勞務(wù)班組交接不清、堆場管理等而產(chǎn)生的退料鋼筋，如何最大化地利用退料鋼筋，也是鋼筋精細(xì)化管理的重要一環(huán)。對(duì)于直徑為25～40 mm 的大直徑鋼筋，可以建立退料鋼筋清單，鋼筋下料人員通過清單直接下料，最大限度地避免二次加工，盡可能直接利用或?qū)︿摻钸M(jìn)行微調(diào)整后再利用；對(duì)于直徑為14～20 mm 的小直徑鋼筋，由鋼筋加工部門加工成長度為500～900 mm 的措施鋼筋，供現(xiàn)場直接使用。合理的二次利用措施能避免鋼筋材料的浪費(fèi)，提高鋼筋二次經(jīng)營的成本控制。

4 鋼筋配送管理

鋼筋配送是一個(gè)涉及多個(gè)部門和多個(gè)環(huán)節(jié)銜接配合的系統(tǒng)性工作，可通過實(shí)施報(bào)送、配送計(jì)劃制度，配合鋼筋定位系統(tǒng)進(jìn)行鋼筋配送管理。鋼筋需求方通過報(bào)送、配送計(jì)劃填寫收貨人信息、收貨地址和收貨時(shí)間，后臺(tái)部門根據(jù)配送信息進(jìn)行精準(zhǔn)配送，形成物流訂單式的配送模式。

鋼筋配送信息化管理對(duì)減少鋼筋配送過程中人為因素造成的錯(cuò)誤、解決配送效率低下等問題，以及提升項(xiàng)目部管理水平和管理能力有積極的作用［3］。鋼筋定位系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)鋼筋配送過程的可視化管理，將加工完成的鋼筋通過定位標(biāo)簽進(jìn)行加工計(jì)劃信息與鋼筋實(shí)物的綁定，通過物聯(lián)網(wǎng)對(duì)鋼筋的狀態(tài)和定位信息進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤。鋼筋定位系統(tǒng)能在電腦平臺(tái)及移動(dòng)手機(jī)端實(shí)施監(jiān)控，查看鋼筋的實(shí)時(shí)位置及狀態(tài)，解決了鋼筋位置難查找、現(xiàn)場鋼筋堆疊埋壓產(chǎn)生“盲區(qū)”和鋼筋遺失的問題，優(yōu)化了鋼筋交接過程，避免因交接不清楚而產(chǎn)生的鋼筋損耗。

以物流訂單式的配送模式結(jié)合鋼筋定位系統(tǒng)，能有效調(diào)配鋼筋后臺(tái)裝車、車輛配送運(yùn)輸、現(xiàn)場塔吊卸車的各項(xiàng)資源，達(dá)到零鋼筋堆場的效果，實(shí)現(xiàn)鋼筋現(xiàn)場不落地、不堆場，直接到達(dá)工作面的精準(zhǔn)配送。

5 鋼筋綁扎施工管理

隨著我國人口紅利優(yōu)勢逐漸消失，勞動(dòng)力日益減少，現(xiàn)場的建設(shè)施工應(yīng)向機(jī)械化、裝配化轉(zhuǎn)型。應(yīng)用鋼筋綁扎工具、鋼筋上料輔助裝置能減輕施工工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。漳州核電工程除了實(shí)施雙殼筒體的鋼襯里的模塊化施工，在鋼筋綁扎環(huán)節(jié)還采用了預(yù)制鋼筋籠模塊化吊裝施工技術(shù)。模塊化施工技術(shù)是將鋼筋綁扎分解成鋼筋籠小模塊，在工廠車間預(yù)制綁扎，配送至現(xiàn)場再進(jìn)行模塊化拼裝。鋼筋籠模塊化施工技術(shù)打破了原有施工方法的限制，使鋼筋綁扎施工更加高效、精準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了鋼筋工程施工由人工向機(jī)械的轉(zhuǎn)變。同時(shí)，該技術(shù)還能避免建安交叉，減少安全風(fēng)險(xiǎn)，為縮短“華龍一號(hào)”主線工期和提升項(xiàng)目的整體經(jīng)濟(jì)效益提供了強(qiáng)有力的保障［5］。

6 結(jié)語

在當(dāng)今社會(huì)科學(xué)技術(shù)水平高速發(fā)展的形勢下，鋼筋的全周期管理必然會(huì)往信息化、智能化方向發(fā)展，快速適應(yīng)并利用這些信息化工具是提升鋼筋精細(xì)化管理的重要手段。鋼筋全周期管理涉及的工作部門、工作環(huán)節(jié)眾多，通過數(shù)字信息化系統(tǒng)手段對(duì)所有部門、環(huán)節(jié)進(jìn)行集成管理，能實(shí)現(xiàn)可視化的精細(xì)監(jiān)控。自動(dòng)機(jī)械化轉(zhuǎn)型能大幅度減輕工人的工作強(qiáng)度，提高鋼筋工程質(zhì)量。歸根結(jié)底，鋼筋全周期精細(xì)化管理最終的目的就是提高鋼筋工程整體的質(zhì)量、降低工程成本。本工程項(xiàng)目采用的建立原材庫存預(yù)警機(jī)制、鋼筋加工自動(dòng)化、建立鋼筋下料標(biāo)準(zhǔn)化信息庫、物流訂單式配送結(jié)合鋼筋定位系統(tǒng)等手段只是鋼筋全周期精細(xì)化管理的一部分，更多的優(yōu)化措施還需要在施工過程中逐步發(fā)掘，從而全面提升鋼筋全周期精細(xì)化管理，降低施工過程的鋼筋材料成本，達(dá)到增加項(xiàng)目收益的目的。