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摘要：隧道仰拱主筋的预弯质量直接影响到仰拱钢筋安装质量，若预弯半径控制不到位，仰拱钢筋安装过程中层间距将得不到有效控制，进而给二衬钢筋安装定位带来困难，钢筋保护层也无法得到保证，将为工程质量埋下隐患。本文介绍一种简易仰拱钢筋弯弧设备，提高了工效，有效保证了仰拱钢筋预弯质量。
关键词：隧道；仰拱钢筋；预弯；质量控制
为了保证隧道二衬主筋满足设计位置要求，仰拱施工要求钢筋必须预弯。实际施工过程中首先由于钢筋比较粗，在现场通过定位限制弧度进行钢筋安装比较困难；二是由于钢筋弯曲半径大，普通钢筋弯曲机无法施工，人工弯曲功效低，同时弯曲精度不能满足设计。由于前期仰拱钢筋预弯问题一直没有得到解决，导致仰拱、二衬施工中钢筋层间距总是不能满足要求，而且造成仰拱施工效率低下，不能高质、快速的推进，阻碍了工程进展。通过开展QC活动，成功的解决了该施工难题，既保证了施工质量，又提高施工功效。
一、现状调查
经过对××隧道施工现场调查，仰拱钢筋预弯弧度半径控制超标是影响仰拱钢筋预弯弧度质量的最主要因素。现状为：仰拱钢筋预弯弧度半径控制差，对比设计弧度半径偏差较大。
二、原因分析及要因确认
（一）原因分析
针对隧道仰拱钢筋预弯弧度质量控制中“弯弧半径控制超标”这一主要缺陷因素召开原因分析会，找出了影响弯弧半径控制质量的各种原因，绘制鱼刺图（见图一）。
图1 质量缺陷主要影响因素原因分析鱼刺图
（二）要因确认
①人员培训不足、技术力量薄弱、工艺执行纪律考核不足
经过分析，个别操作水平不熟练的作业人员不是其施工过程中的主体，后期经现场多指导、多练习将能很快提高其操作水平，不是影响该问题的主要原因。
②人工弯弧设备精度不够
1、人工弯弧设备有平台及定位器组成，模具平台为自制，定位器采用钢筋头间隔焊接，精度不够，误差比较大。
2、由于钢筋较粗（Φ25 HRB335钢筋），需要弯弧动力大，长期使用使定位器产生变形，个别钢筋头被推断后又自行焊接，造成精度误差进一步加大。
综合分析，可知自制模具精度不够，而且过程中定位变形，从根本上造成了成品制作的缺陷，是钢筋预弯弧度半径质量超标的主要原因之一。
③弯弧机设计缺陷
通过上网查询、联系厂家询问及对兄弟单位调查寻找可以直接制作出符合设计半径的弯弧机。经过调查，目前市场上没有相应的弯弧机械，若采用钢筋弯曲机，通过调整弯曲机轴头直径来实现弯制仰拱钢筋，轴头磨损严重，生产效率地下。因此只有自行设计制作弯弧模具进行人工弯弧。采用早期自制人工弯弧模具进行钢筋弯弧加工时，由于钢筋较粗（Φ25 HRB335钢筋），需要三个人同时进行推弯，由于劳动强度大，需要经常换人互推，配合默契度相对不稳定，合力不均匀，造成超弯或欠弯几率特别大。
经过分析，没有相应的弯弧设备，人工弯弧精度差、效率低也是造成该问题出现的主要原因之一。
④钢筋原材料质量不稳定
由于项目钢材用量大，施工用钢材均由甲供。虽存在不同厂家供应，但供货单位均属国内知名钢铁企业，信誉度高、产品质量稳定，而且每批材料购进后监理试验室、项目中心试验室及工地试验室均进行进一步的抽样检验，确保了钢材质量符合要求。经过调查，钢材质量有保证，不是弯弧质量差的主要原因。
⑤测量工具选配不当、测量方法不当、弯弧在洞口作业
经过调查，上述问题均不是造成弯弧质量差的主要原因。
三、制定对策及措施
针对人工弧度定位模具精度不够、弯弧机设计缺陷的情况，决定采取现场自行研究制造满足设计弯弧要求的弯弧机，以求弯弧设备操作简单、省力快速，弯弧精度满足要求；
四、自动弯弧机研发及应用
1、弯弧设备研究设计
通过对设计图纸预弯弧度进行分析，依据市场上弯弧机的设计原理，采用已知的设计弯弧半径画出圆弧，确定出弯弧机两个主动轮的适当间距点后，弧度控制轮的相应控制间距便得出。
弯弧机两个主动轮采用两台1.5kw电动机及配套35转/分钟减速器分别给其动力，弧度控制轮控制间距采用人工力杆加力控制，人工加力杆端头安装一控制开关，待加力至设计控制间距时立杆端头抵住控制开关，电动机电源开启，两个主动轮向同一方向转动，弯弧工作即开始。
2、设备制造过程
①、材料及零部件采购
设计完成后，通过分部安排，设备部门按照设计要求采购相应钢板、钢管、电动机、减速器、电源开关、行程控制开关等材料及配件。
②、现场制造
现场依据设计进行弯弧机制造，先进行作业台架材料下料、焊接；再在台架上确定主动轮的准确位置，钻眼、安装主动轮及电动机，第三确定弧度控制装置的位置确定、安装，最后进行控制开关及电源开关的安装、接线。
3、自制弯弧机概况
①、弯弧机组成部分
⑴主骨架：采用型钢焊制，作业平台尺寸为1.0m×1.2m；
⑵电动机（两台，每台配一台减速器）：电机功率为1.5kw，减速器为35转/分钟；
⑶主动轮：铸铁制作，直径为15厘米，中间凹陷；
⑷弯曲半径控制部分；
⑸开关部分（电源开关、转换器、控制开关）；
⑹压杆部分（压杆及传动装置长2米左右，）
②、弯弧机基本结构（见图2、3，减速器及行程开关在工作台下方）
图2 操作台架及压杆传动装置 图3 弧度控制部分
③、弯弧机工作原理
通过电动机的转动带动主动轮转动，通过主动轮牵引钢筋，通过弯曲装置达到钢筋弯弧的目的。
④、弯弧机使用范围
主要是适用于钢筋直径在φ16～φ32之间，弯曲半径大于60厘米。
⑤、弯弧机操作方法
4、采用自制弯弧机进行仰拱钢筋预弯
①、操作方法
⑴钢筋下料；
⑵测量并标识钢筋起弯点、弯弧结束点；
⑶检查并试运转机器；
⑷调整设备弯弧半径部分，确定钢筋弧度半径；
⑸进行弯弧作业。一般配置3人进行弯弧操作，其中1人进行下压杠杆，2人把持钢筋进行上料下料。
图4 预弯成型的钢筋
②、操作注意事项
⑴弯弧前应进行设备试运转，看电动机是否反转；
⑵弯弧作业过程中防止钢筋弹出；
⑶作业人员应佩戴好防护用品；
⑷加强设备的维修保养工作。
五、结语
通过研发制造及使用自动弯弧机，既降低了成本、提高了工效，又使仰拱钢筋预弯质量得到控制，预弯弧度标准一致，钢筋安装过程顺利且整齐美观，更重要的是，仰拱、二衬钢筋层间距得到保证，钢筋保护层厚度也基本符合了设计要求，有效保证了工程质量。
关键词：隧道；仰拱钢筋；预弯；质量控制
为了保证隧道二衬主筋满足设计位置要求，仰拱施工要求钢筋必须预弯。实际施工过程中首先由于钢筋比较粗，在现场通过定位限制弧度进行钢筋安装比较困难；二是由于钢筋弯曲半径大，普通钢筋弯曲机无法施工，人工弯曲功效低，同时弯曲精度不能满足设计。由于前期仰拱钢筋预弯问题一直没有得到解决，导致仰拱、二衬施工中钢筋层间距总是不能满足要求，而且造成仰拱施工效率低下，不能高质、快速的推进，阻碍了工程进展。通过开展QC活动，成功的解决了该施工难题，既保证了施工质量，又提高施工功效。
一、现状调查
经过对××隧道施工现场调查，仰拱钢筋预弯弧度半径控制超标是影响仰拱钢筋预弯弧度质量的最主要因素。现状为：仰拱钢筋预弯弧度半径控制差，对比设计弧度半径偏差较大。
二、原因分析及要因确认
（一）原因分析
针对隧道仰拱钢筋预弯弧度质量控制中“弯弧半径控制超标”这一主要缺陷因素召开原因分析会，找出了影响弯弧半径控制质量的各种原因，绘制鱼刺图（见图一）。
图1 质量缺陷主要影响因素原因分析鱼刺图
（二）要因确认
①人员培训不足、技术力量薄弱、工艺执行纪律考核不足
经过分析，个别操作水平不熟练的作业人员不是其施工过程中的主体，后期经现场多指导、多练习将能很快提高其操作水平，不是影响该问题的主要原因。
②人工弯弧设备精度不够
1、人工弯弧设备有平台及定位器组成，模具平台为自制，定位器采用钢筋头间隔焊接，精度不够，误差比较大。
2、由于钢筋较粗（Φ25 HRB335钢筋），需要弯弧动力大，长期使用使定位器产生变形，个别钢筋头被推断后又自行焊接，造成精度误差进一步加大。
综合分析，可知自制模具精度不够，而且过程中定位变形，从根本上造成了成品制作的缺陷，是钢筋预弯弧度半径质量超标的主要原因之一。
③弯弧机设计缺陷
通过上网查询、联系厂家询问及对兄弟单位调查寻找可以直接制作出符合设计半径的弯弧机。经过调查，目前市场上没有相应的弯弧机械，若采用钢筋弯曲机，通过调整弯曲机轴头直径来实现弯制仰拱钢筋，轴头磨损严重，生产效率地下。因此只有自行设计制作弯弧模具进行人工弯弧。采用早期自制人工弯弧模具进行钢筋弯弧加工时，由于钢筋较粗（Φ25 HRB335钢筋），需要三个人同时进行推弯，由于劳动强度大，需要经常换人互推，配合默契度相对不稳定，合力不均匀，造成超弯或欠弯几率特别大。
经过分析，没有相应的弯弧设备，人工弯弧精度差、效率低也是造成该问题出现的主要原因之一。
④钢筋原材料质量不稳定
由于项目钢材用量大，施工用钢材均由甲供。虽存在不同厂家供应，但供货单位均属国内知名钢铁企业，信誉度高、产品质量稳定，而且每批材料购进后监理试验室、项目中心试验室及工地试验室均进行进一步的抽样检验，确保了钢材质量符合要求。经过调查，钢材质量有保证，不是弯弧质量差的主要原因。
⑤测量工具选配不当、测量方法不当、弯弧在洞口作业
经过调查，上述问题均不是造成弯弧质量差的主要原因。
三、制定对策及措施
针对人工弧度定位模具精度不够、弯弧机设计缺陷的情况，决定采取现场自行研究制造满足设计弯弧要求的弯弧机，以求弯弧设备操作简单、省力快速，弯弧精度满足要求；
四、自动弯弧机研发及应用
1、弯弧设备研究设计
通过对设计图纸预弯弧度进行分析，依据市场上弯弧机的设计原理，采用已知的设计弯弧半径画出圆弧，确定出弯弧机两个主动轮的适当间距点后，弧度控制轮的相应控制间距便得出。
弯弧机两个主动轮采用两台1.5kw电动机及配套35转/分钟减速器分别给其动力，弧度控制轮控制间距采用人工力杆加力控制，人工加力杆端头安装一控制开关，待加力至设计控制间距时立杆端头抵住控制开关，电动机电源开启，两个主动轮向同一方向转动，弯弧工作即开始。
2、设备制造过程
①、材料及零部件采购
设计完成后，通过分部安排，设备部门按照设计要求采购相应钢板、钢管、电动机、减速器、电源开关、行程控制开关等材料及配件。
②、现场制造
现场依据设计进行弯弧机制造，先进行作业台架材料下料、焊接；再在台架上确定主动轮的准确位置，钻眼、安装主动轮及电动机，第三确定弧度控制装置的位置确定、安装，最后进行控制开关及电源开关的安装、接线。
3、自制弯弧机概况
①、弯弧机组成部分
⑴主骨架：采用型钢焊制，作业平台尺寸为1.0m×1.2m；
⑵电动机（两台，每台配一台减速器）：电机功率为1.5kw，减速器为35转/分钟；
⑶主动轮：铸铁制作，直径为15厘米，中间凹陷；
⑷弯曲半径控制部分；
⑸开关部分（电源开关、转换器、控制开关）；
⑹压杆部分（压杆及传动装置长2米左右，）
②、弯弧机基本结构（见图2、3，减速器及行程开关在工作台下方）
图2 操作台架及压杆传动装置 图3 弧度控制部分
③、弯弧机工作原理
通过电动机的转动带动主动轮转动，通过主动轮牵引钢筋，通过弯曲装置达到钢筋弯弧的目的。
④、弯弧机使用范围
主要是适用于钢筋直径在φ16～φ32之间，弯曲半径大于60厘米。
⑤、弯弧机操作方法
4、采用自制弯弧机进行仰拱钢筋预弯
①、操作方法
⑴钢筋下料；
⑵测量并标识钢筋起弯点、弯弧结束点；
⑶检查并试运转机器；
⑷调整设备弯弧半径部分，确定钢筋弧度半径；
⑸进行弯弧作业。一般配置3人进行弯弧操作，其中1人进行下压杠杆，2人把持钢筋进行上料下料。
图4 预弯成型的钢筋
②、操作注意事项
⑴弯弧前应进行设备试运转，看电动机是否反转；
⑵弯弧作业过程中防止钢筋弹出；
⑶作业人员应佩戴好防护用品；
⑷加强设备的维修保养工作。
五、结语
通过研发制造及使用自动弯弧机，既降低了成本、提高了工效，又使仰拱钢筋预弯质量得到控制，预弯弧度标准一致，钢筋安装过程顺利且整齐美观，更重要的是，仰拱、二衬钢筋层间距得到保证，钢筋保护层厚度也基本符合了设计要求，有效保证了工程质量。