本文所指管樁為PHC管樁，全稱為預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁，是采用先張法預(yù)應(yīng)力工藝和離心成型法制成的長(zhǎng)圓筒形混凝土預(yù)制構(gòu)件，主要由混凝土、籠筋、端頭板和鋼套箍等組成。作為樁基材料，可以應(yīng)用于高層建筑、民用住宅、公用工程及橋梁、公路、港口碼頭、大型設(shè)備等工程基礎(chǔ)中，與其他樁基礎(chǔ)相比，具有制作工藝簡(jiǎn)單、質(zhì)量容易保證、植樁方便、耐打性好、造價(jià)便宜、檢測(cè)方便、施工速度快、樁基抗震性好等優(yōu)點(diǎn)，所以從上世紀(jì)九十年代開始，其生產(chǎn)和應(yīng)用得到了迅猛的發(fā)展。如今，我國(guó)已成為世界最大的管樁生產(chǎn)和應(yīng)用基地。

一、管樁生產(chǎn)企業(yè)用工形勢(shì)嚴(yán)峻，加快自動(dòng)化改造刻不容緩

我國(guó)自1987年從日本引進(jìn)首條管樁生產(chǎn)線至今20多年的時(shí)間里，經(jīng)過我國(guó)設(shè)備廠家的消化吸收，管樁生產(chǎn)的主要設(shè)備如鋼筋定長(zhǎng)切斷機(jī)、鐓頭機(jī)、籠筋 滾焊機(jī)、混凝土攪拌機(jī)、預(yù)應(yīng)力張拉機(jī)、離心機(jī)、起重機(jī)等單機(jī)設(shè)備都實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化。但由于我國(guó)的勞動(dòng)力資源豐富，成本低廉，導(dǎo)致企業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大卻沒有進(jìn)行生產(chǎn)裝備的大幅改進(jìn)，管樁作為鋼筋混凝土制品再加上生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化程度較低，有許多工序仍為手工操作，導(dǎo)致管樁生產(chǎn)勞動(dòng)強(qiáng)度高，工作條件差。管樁行業(yè)現(xiàn)行的生產(chǎn)裝備自動(dòng)化水平不但遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于日本、韓國(guó)同行，而且也已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于我國(guó)其他先進(jìn)行業(yè)的發(fā)展。

近年來隨著我國(guó)教育水平的提高和生活水平的改善，“新生代農(nóng)民工”的工作價(jià)值觀已發(fā)生變化，不再只單純追求工資和溫飽問題，更注重工作種類和工作環(huán)境等。他們寧愿到收入低但工作環(huán)境好的行業(yè)，也不愿干收入高但臟、重、累的活。所以，一方面大量學(xué)校畢業(yè)生找不到工作，另一方面勞動(dòng)密集型企業(yè)卻招工困難，在我國(guó)目前勞動(dòng)力充足的情況下出現(xiàn)了“用工荒”現(xiàn)象。在此形勢(shì)下，“招工難、留住員工更難” 已成為困擾管樁生產(chǎn)企業(yè)的大問題。盡管很多管樁生產(chǎn)企業(yè)在不斷提高工資收入和福利待遇，工作環(huán)境也在不斷改善，卻仍因一線員工流失大導(dǎo)致開工不足、設(shè)備閑置，影響了企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)和發(fā)展。現(xiàn)在，先進(jìn)的管樁生產(chǎn)企業(yè)已逐漸認(rèn)識(shí)到，通過改造生產(chǎn)線，提高自動(dòng)化水平，降低勞動(dòng)強(qiáng)度和改善工作條件不但可以解決人員不足的問題，而且可以提高生產(chǎn)效率，減少人工作業(yè)影響而大大提高產(chǎn)品質(zhì)量，從而大幅降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。

二、目前管樁生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化改造措施

那到底如何升級(jí)我們的產(chǎn)業(yè)設(shè)備呢？除了引進(jìn)設(shè)備進(jìn)行消化吸收外，管樁設(shè)備企業(yè)和管樁生產(chǎn)企業(yè)還必須共同努力，投入資金、組織人員進(jìn)行自主創(chuàng)新，把自動(dòng)化程度較高的單機(jī)設(shè)備整合成自動(dòng)流水線、重體力的手工操作改為機(jī)械化、自動(dòng)化設(shè)備。下面就目前我國(guó)管樁生產(chǎn)中的管樁鋼構(gòu)件（抱箍、端頭板、籠筋）及成品管樁的常用生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化改造談一下個(gè)人的想法。

2.1 鋼構(gòu)件加工

管樁中的鋼結(jié)構(gòu)件主要由抱箍、端頭板、籠筋三部分組成。目前各部分的加工呈分散的狀態(tài)，既增加了人員的操作，半成品又占用場(chǎng)地。改造時(shí)只要把各部分設(shè)備整合在一起，就可以形成一條自動(dòng)流水線。

2.1.1 抱箍加工

目前有自動(dòng)切斷、人工卷圓焊接、自動(dòng)壓型等工序。近年來自動(dòng)壓型機(jī)的研制成功使人工卷圓焊接和自動(dòng)壓型工序連在一起，由焊工焊好后直接為壓型機(jī) 上料，節(jié)省了壓型機(jī)的人工操作。人工卷圓焊接可改為自動(dòng)，只需在切斷機(jī)推出切斷的抱箍板時(shí)用機(jī)械手接住然后卷成圓環(huán)形，使兩端對(duì)齊壓緊，并采用自動(dòng)焊接設(shè)備進(jìn)行焊接，焊好后再自動(dòng)推入壓型機(jī)的上料架上，這樣從鐵皮下料到壓型結(jié)束即成為自動(dòng)流水線。

2.1.2 端頭板加工

目前端頭板毛坯加工由專業(yè)端頭板生產(chǎn)廠家完成，管樁生產(chǎn)企業(yè)一般完成車外圓、止口、凹槽，加工螺紋孔、沉頭孔、連接槽等后道加工。雖然近期已有專業(yè)的數(shù)控立式車床、數(shù)控沖孔沖床、數(shù)控鉆攻機(jī)等問世，生產(chǎn)效率已得到很大提高。但每臺(tái)設(shè)備的上下料仍由工人手工搬運(yùn)，工序物料轉(zhuǎn)運(yùn)仍用吊機(jī)吊運(yùn)，進(jìn)一步提高效率很困難。若把單機(jī)上下料通過自動(dòng)控制氣缸驅(qū)動(dòng)推桿和托盤動(dòng)作來完成，上下工序之間設(shè)備采用滾筒輸送線進(jìn)行連接，加上自動(dòng)控制系統(tǒng)，可形成全自動(dòng)的流水線。

2.1.3 樁抱箍加工（抱箍、端頭板裝配）

早期抱箍圈與端頭板的裝配在人工套裝后，用焊接的方式聯(lián)接。后來改為把抱箍圈的一邊壓入端頭板凹槽的方式進(jìn)行聯(lián)接，并使用專用設(shè)備加工，但抱箍圈與端頭板的套合還是采用人工操作。自動(dòng)套合裝置可采用卡盤把抱箍圈撐圓再對(duì)中端頭板套入，安裝在現(xiàn)有的自動(dòng)壓合機(jī)上組成一臺(tái)整機(jī)，即可實(shí)現(xiàn)抱箍端頭板裝配的自動(dòng)化。

2.1.4 籠筋加工

籠筋生產(chǎn)設(shè)備包括鋼棒下料切斷機(jī)、鐓頭機(jī)、籠筋滾焊機(jī)等，目前部分管樁企業(yè)進(jìn)行了鐓頭機(jī)的自動(dòng)送料改造，使鋼棒切斷后可自動(dòng)送入鐓頭機(jī)進(jìn)行鐓頭，兩頭依次鐓好后，自動(dòng)滾入料堆堆放。鐓頭機(jī)廠家若能把設(shè)備改成上面進(jìn)料，下面出料的結(jié)構(gòu)，可大大簡(jiǎn)化送料機(jī)構(gòu)。另外，再設(shè)計(jì)制作一臺(tái)測(cè)長(zhǎng)機(jī)進(jìn)行自動(dòng)檢驗(yàn)，篩除不合格的鐓頭鋼棒，達(dá)到籠筋滾焊所需的鋼棒條數(shù)后即用小車自動(dòng)送到滾焊機(jī)前?，F(xiàn)有的滾焊機(jī)穿筋盤和小車盤改成可自動(dòng)分度間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，方便鋼棒的自動(dòng)依次穿入。改為一體化后可以減少目前鐓頭機(jī)到滾焊機(jī)的吊運(yùn)、人工比鐵（長(zhǎng)度檢驗(yàn)）和滾焊機(jī)上料等人工操作，從鋼棒盤條吊入下料切斷機(jī)放料架到籠筋滾焊結(jié)束可以全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

2.1.5 樁抱箍、籠筋裝配

這道工序原來在管樁成品加工的裝模工序由人工操作，可改為在籠筋車間由自動(dòng)裝配機(jī)完成，既可提高生產(chǎn)效率，又減少了裝模工序的工作量。加工好的籠筋從滾焊機(jī)輸送到固定的V形臺(tái)上，樁抱箍則由輸送機(jī)分別送到V形臺(tái)的兩端。V形臺(tái)的兩端分別有一臺(tái)裝配機(jī)，裝配機(jī)轉(zhuǎn)軸上裝一個(gè)卡盤，裝配時(shí)用卡盤夾住端頭板的內(nèi)孔或外圓，機(jī)體上下升降，待端頭板與籠筋中心對(duì)中（端頭板螺紋孔位與籠筋的鋼筋對(duì)中）時(shí)，轉(zhuǎn)軸頭帶著樁抱箍前移以一定的壓力頂住籠筋的鋼筋鐓頭，然后慢慢順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，待端頭板螺紋孔與鋼筋鐓頭對(duì)中套入后，轉(zhuǎn)到沉頭孔位置時(shí)再往回退，把所有鋼筋的鐓頭拉入到相應(yīng)的沉頭孔里，裝配工作就完成了。

2.2 管樁成品加工

管樁成品加工即是把裝配好的籠筋樁抱箍放入管模內(nèi)，加入攪拌好的混凝土，經(jīng)過張拉后進(jìn)行離心成型，再經(jīng)過蒸養(yǎng)、脫模后進(jìn)行壓蒸養(yǎng)護(hù)。其中吊運(yùn)、 布料、合模螺絲拆裝、清模、噴灑脫模劑、拆裝張拉擋板和頭尾板等工序用工人數(shù)多、勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作環(huán)境差，很有必要改為自動(dòng)操作。

2.2.1 吊運(yùn)

成品加工車間至少使用4臺(tái)普通吊機(jī)進(jìn)行工序間管模、管樁的吊運(yùn)，由于管模、管樁長(zhǎng)而重的特點(diǎn)，自動(dòng)專用吊具的使用不但可以降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，而且減少安全隱患。目前，吊管模跑輪和吊底模的氣動(dòng)吊具都已開發(fā)出來，國(guó)內(nèi)較先進(jìn)的回形布局車間已全面采用。而對(duì)于較早前的直線形布局，由于吊底模吊具操作空間要求較大，無法適應(yīng)現(xiàn)有工作條件，使用受到限制。目前普遍采用的自動(dòng)脫鉤，管模出蒸養(yǎng)池時(shí)還需工人進(jìn)入蒸養(yǎng)池掛鉤，勞動(dòng)強(qiáng)度高且存在安全隱患。必須盡快研制出既能吊跑輪又能吊底模且能在蒸養(yǎng)池使用的吊具，吊底模夾具必須采用張開不能太大、收攏時(shí)不占用空間的機(jī)構(gòu)才適合使用。吊管樁專用的真空吸盤吊具可以在模蓋移走后將管樁從底模中直接吊出，國(guó)外已成熟使用；近年來國(guó)內(nèi)雖有仿制，但性能不夠理想，專業(yè)生產(chǎn)廠家需加大研發(fā)力度，提升穩(wěn)定性和可靠性，才能得到普及使用。

2.2.2 布料

國(guó)外有一種先進(jìn)的布料方式，就是在合模后采用混凝土泵把料從尾孔打入管模內(nèi)，具有自動(dòng)化程度高，布料時(shí)間短，減少合縫漏漿質(zhì)量缺陷等優(yōu)點(diǎn)；但混凝土泵的投資較大而且要求混凝土的流動(dòng)性較高，國(guó)內(nèi)還未普及采用。我國(guó)目前普遍采用的是合模前布料，不管是移動(dòng)的喂料機(jī)還是固定的喂料機(jī)，都還沒有一種可以消除砼料散落的擋料裝置。設(shè)計(jì)時(shí)除了要采用與管模內(nèi)徑吻合的布料模，保證布出的料形好；還必須有擠壓裝置，防止布好的料坍落下滑。布料裝置還必須可以配合喂料車或平車的移動(dòng)控制喂料的量，當(dāng)砼料高于底模時(shí)減少喂料速度。若能研制成功，也可以減少鏟料、抹漿和掃平車的操作人員、減少廢料損失，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，改善工作環(huán)境。

2.2.3 合模螺絲拆裝

目前采用平衡吊懸掛風(fēng)扳手的方式，大大減輕了工人拆裝螺絲的勞動(dòng)強(qiáng)度，但操作人數(shù)基本不變。自動(dòng)合模螺絲拆裝機(jī)可設(shè)計(jì)成門式，沿管模兩側(cè)旁軸向軌道移動(dòng)，具備自動(dòng)探測(cè)合模螺絲位置的功能，兩邊各裝一臺(tái)可上下移動(dòng)的風(fēng)扳手或電動(dòng)螺絲機(jī)，拆裝一條管模時(shí)，可用兩臺(tái)設(shè)備，同時(shí)從兩端往中間或從中間往兩端移動(dòng)，相當(dāng)于4個(gè)風(fēng)炮手同時(shí)操作，可極大提高工作效率，操作人員的數(shù)量也可大大減少。

2.2.4 清模和噴脫模劑

目前模具的清理和往模腔表面噴灑脫模劑均由人工進(jìn)行。特別是人工噴灑脫模劑，環(huán)境較臟，采用自動(dòng)設(shè)備有利于減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度和環(huán)境污染。設(shè)計(jì)時(shí)可采用管模軸向移動(dòng)，脫模劑噴頭縱向移動(dòng)定位的方式，噴頭兩側(cè)和底部可安裝海綿隔離，避免噴霧泄露。清模主要是指模內(nèi)兩端和模邊的水泥塊和密封草繩的清理，自動(dòng)清理頭可用刮鏟和轉(zhuǎn)動(dòng)的鋼絲盤刷，再裝上海綿刷頭可對(duì)清理過的地方自動(dòng)打油；清理出的廢料采用料斗收集處理。

2.2.5 拆裝張拉擋板和頭尾板

由于頭尾板和張拉擋板很重（每件至少30千克），拆裝時(shí)需工人彎腰拆裝和移動(dòng)，是目前管樁生產(chǎn)企業(yè)中最重的體力工作。首先必須設(shè)計(jì)一臺(tái)自動(dòng)旋松 裝置代替目前人工錘擊拆卸張拉螺母。拆頭尾板螺絲裝置可使用兩個(gè)拆卸頭，具備自動(dòng)分度機(jī)構(gòu)，針對(duì)不同規(guī)格的管樁方便調(diào)整拆卸頭之間的夾角和徑向位置。為方便拆裝，可以在張拉擋板上對(duì)應(yīng)頭板孔位開兩個(gè)圓孔，在松開張拉螺母后，可把拆卸頭從孔內(nèi)伸入拆裝頭板螺絲，轉(zhuǎn)動(dòng)角度時(shí)擋板跟著轉(zhuǎn)動(dòng)，不需要把擋板和張拉螺母拆下來再裝上去，可大大節(jié)省工時(shí)。張拉擋板和頭板拆卸時(shí)可以套住張拉螺桿進(jìn)行固定；拆尾板螺絲時(shí)，可用卡盤卡住尾板內(nèi)孔進(jìn)行固定。頭尾板與端頭板拆開后，只要分別朝后稍移動(dòng)，待管樁吊走后，馬上放入裝配好的籠筋樁抱箍，再把頭尾板分別往回移動(dòng)，與端頭板進(jìn)行裝配。若不馬上裝配，可把把配板拆下來的張拉擋板、頭板、尾板帶著螺絲放到專用架上，待需要時(shí)再送到管模兩端與模內(nèi)端頭板裝配。

除以上所述外，設(shè)備改造過程中還需注意提高原有設(shè)備的精度，否則定位不準(zhǔn)，自動(dòng)化就難以實(shí)現(xiàn)。

三、結(jié)論

本文簡(jiǎn)單地列舉了管樁專用生產(chǎn)設(shè)備的一些自動(dòng)化改造設(shè)想，權(quán)作拋磚引玉，希望有更多的同行真正重視管樁生產(chǎn)設(shè)備的技術(shù)改造，加強(qiáng)技術(shù)交流與合 作，不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，使我國(guó)的管樁制造技術(shù)達(dá)到甚至超過國(guó)外的先進(jìn)水平。