預應力混凝土管樁成規(guī)模在中國生產(chǎn)至今已有20多年的歷史。管樁包括離心方樁生產(chǎn)線從無到有，陸陸續(xù)續(xù)建成并投入生產(chǎn)的有300多家，年總產(chǎn)能達到3億m。由于受到諸多主客觀因素的影響與制約，早期建成的生產(chǎn)線，按現(xiàn)在的標準要求來衡量，許多生產(chǎn)線都難以達標。

一般來說，傳統(tǒng)生產(chǎn)線存在以下幾方面的問題：①生產(chǎn)效率不高，用人多，自動化程度低；②生產(chǎn)過程容易發(fā)生安全事故，在生產(chǎn)線設計之初沒有充分考慮安全生產(chǎn)，只有在生產(chǎn)過程靠管理嚴格，安全事故則相應會減少；③自GB 13476-2009《先張法預應力混凝土管樁》新管樁標準頒布之后，全國各地陸續(xù)取消了薄壁樁。工程設計都采用厚壁樁，特別是離心方樁加大壁厚后，方樁混凝土的填充系數(shù)要大于管樁（混凝土填充系數(shù)為成型后的混凝土截面積與樁外形面積之比）（如表1所示）。傳統(tǒng)生產(chǎn)線的混凝土喂料方式根本無法滿足GB 13476-2009標準的要求，從實際生產(chǎn)中得知，當樁的混凝土填充系數(shù)大于等于0.7時，喂料的難度就很大，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品缺料現(xiàn)象嚴重；④喂料區(qū)、離心區(qū)生產(chǎn)環(huán)境差，混凝土浪費大，喂料工人多，而且勞動強度大；⑤產(chǎn)品質(zhì)量不佳。壁厚不夠，合縫漏漿現(xiàn)象普遍存在，產(chǎn)品不美觀。

表1 各規(guī)格管樁、方樁混凝土填充系數(shù)

面對新標準、市場對產(chǎn)品要求的不斷提高以及生產(chǎn)制造成本不斷上漲的壓力，對傳統(tǒng)生產(chǎn)線的技術(shù)改造已經(jīng)勢在必行。但是，如何改造，要求投入多少資金以及改造后能達到怎樣的效果？還需要技術(shù)人員與生產(chǎn)人員共同研究、周密籌劃。

2015年3月，經(jīng)過近兩個月的時間，改造了一條傳統(tǒng)生產(chǎn)線，較圓滿地完成了任務。又通過一個月的生產(chǎn)磨合，生產(chǎn)員工適應了改造后的生產(chǎn)線，也將其優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，完全達到了預期的目標。現(xiàn)將改造過程和結(jié)果與大家分享。

一、改造前生產(chǎn)車間的基本情況

該生產(chǎn)車間為2007年建成投產(chǎn)，車間為東西走向，長78m，南北寬44m，雙跨循環(huán)式生產(chǎn)線。車間的北面為砂石料堆場，混凝土攪拌站也設置在車間的北面靠東1/3處，東面、南面為產(chǎn)品堆場，西面為道路。

設備配置情況：①雙階式混凝土攪拌站一座，配1.5m³雙臥軸攪拌機1臺，水泥儲罐2個（儲量100t/個），摻合料儲罐1個（儲量100t/個），碎石儲料、稱料斗2套，可以分別稱量大小碎石，砂儲料、稱料斗1套，外加劑儲罐2個，可儲存20t外加劑；②喂料系統(tǒng)，旋轉(zhuǎn)分料器1臺、喂料車2臺，模具移動平車2臺。③Ф300-600-15m離心機3臺、Ф800-15m離心機1臺，交流電機、變頻器調(diào)速；④QE(7.5+7.5)-20.5m雙梁雙小車橋式起重機4臺（1跨各2臺）；⑤PC鋼棒切斷機1臺、鐓頭機2臺、管樁Ф300-600滾焊機1臺；⑥蒸養(yǎng)池8個；⑦出池軌道及小車1套；⑧出樁軌道及小車1套；⑨300t張拉機1臺；⑩103m/min水冷式螺桿空壓機2臺；?400kWA配電房1座。

圖1和圖2分別為改造前和改造后的管樁生產(chǎn)平面布置圖。

圖1 改造前的管樁生產(chǎn)平面布置圖

圖2 改造后的管樁生產(chǎn)平面布置圖

二、通過技術(shù)改造期望能達到的目標

（1）改變原有的喂料方式，減小喂入管樁模具中的混凝土容積。用傳統(tǒng)方式喂料時，松散混凝土的容積大，對于厚壁樁有可能不能把原先設計的混凝土量全部喂入模具中，造成樁缺料和材料浪費。采用新式的喂料設備，能增加混凝土密實度，減少甚至杜絕混凝土散落出模具外，盡可能地減少人工鏟混凝土。當喂料結(jié)束后，上模蓋到下模上，模邊間隙要盡可能得小，最好是能緊貼在一起，便于擰緊合模螺絲，確保合模后模具的圓整度，減少模具的變形。

（2）根本上解決管樁和離心方樁缺料、合縫漏漿的問題，確保產(chǎn)品的外觀和內(nèi)在質(zhì)量。

（3）減少部分人工操作，由機器替代，讓工人操作崗位的位置避免與行車運行路徑交叉，確保員工的人身安全。

（4）最大限度地發(fā)揮設備的產(chǎn)能，以便提高生產(chǎn)效率。

（5)改善生產(chǎn)車間的工作環(huán)境，減少材料浪費，減少生產(chǎn)廢料的產(chǎn)生。

三、技術(shù)改造

（1）混凝土喂料系統(tǒng)的改造

拆除原有的旋轉(zhuǎn)分料器、混凝土喂料車，將原先在地面下40cm的模具平車軌道升至地平以上（車間±0.00以上）。在攪拌機出料口的正下方安裝一個儲料斗，儲料斗下方與一臺螺旋輸送機相連，螺旋輸送機兩端各有一個出料口。通過控制螺旋的旋轉(zhuǎn)方向來控制混凝土的出料方向。螺旋輸送機的出口各接一條溜管，溜管出口處裝有可自由升降的導料槽，導料槽可以根據(jù)不同規(guī)格的模具調(diào)節(jié)寬度。螺旋輸送機安裝在一工作平臺上，有這個工作平臺便于設備的清洗和維修。在兩條喂料線的中間，螺旋輸送機的斜下方，安裝控制臺，喂料工可以坐著進行操作。

在兩條喂料線的外側(cè)增加1條軌道，專門用于擰螺絲合模（稱為合模線）。喂料完成的模具，蓋上上模后就吊到合模線上，由一組4名工人進行擰螺絲合模。這樣可以減少喂料線等待空模的時間，提高喂料效率。另外，改變了原來模具不動，人走動的合模方式，改為模具走動，人基本不動的方式。操作員工站在車間中間立柱附近位置擰螺絲，避開了行車吊有重物時的行進路線，員工安全有了保障，且生產(chǎn)效率不受影響。

這三條線的卷揚機都裝有變頻器，員工可以根據(jù)實際需要進行調(diào)速。

兩條喂料線軌道從攪拌站向北延伸了15m，并新建鋼結(jié)構(gòu)房。喂料方式改為：混凝土出料口不動，模具移動的方式。

（2）鋼筋加工系統(tǒng)的改造

原先PC鋼棒切斷、鐓頭以及鋼筋骨架的滾焊在車間的東面，現(xiàn)在把這些設備都放置在車間西面。首先將PC鋼棒切斷機放置在車間西面靠山墻處，在車間的南面外部新建12m×18m的鋼結(jié)構(gòu)臨時房，并安裝5t的單軌吊機。這個新建的鋼結(jié)構(gòu)房用于放置PC鋼棒放料盤，堆放PC鋼棒。緊靠切斷機往東布置兩臺鐓頭機、兩臺滾焊機，其中，一臺是管樁滾焊機，新增一臺方樁滾焊機。

對管樁滾焊機進行改造，改為自動脫骨架和小車自動快速返回，這樣可以減少人員配置，減輕工人的勞動強度，提高生產(chǎn)效率。

這樣的布置可以使?jié)L焊好的鋼筋骨架離拆模裝骨架區(qū)最近，生產(chǎn)工序也順暢，車間內(nèi)堆放鋼筋骨架的地方大了，PC鋼棒原材料也就不需進入車間堆放。

（3）起重機的改造

對車間內(nèi)的4臺起重機中的3臺加裝自動夾具。離心機蒸養(yǎng)池上的兩臺加裝無大鉤的自動夾具（只需抓上模跑輪即可），并對養(yǎng)護池蓋進行改造，全部加裝可適用于自動夾具的裝置，同時對缺保溫材料的池蓋添加保溫材料。

在喂料合模區(qū)的起重機加裝有大鉤的自動夾具，這樣原先許多需要人工掛鉤的工作都由自動夾具替代了，揭上模、吊底模、合上模等工作都由這臺起重機的自動夾具完成。

（4）新增上模清理支架

在原先鋼筋加工堆放鋼筋骨架的區(qū)域，喂料線的東側(cè)，新增上模清理支架。脫模后的上模，不需在地面上翻轉(zhuǎn)，直接吊上支架并排放置，然后，工人在支架下對模具進行清理和噴涂脫模劑。

四、投入的改造資金和改造時間

表2 為投入的改造資金和改造時間。

五、改造后的生產(chǎn)效率、安全及產(chǎn)品質(zhì)量

（1）通過技術(shù)改造基本解決了傳統(tǒng)生產(chǎn)線喂料難的問題，提高了生產(chǎn)效率。改造前這個車間每班最多只能生產(chǎn)80?90根，生產(chǎn)的產(chǎn)品規(guī)格為Ф400mm、Ф500mm、Ф600mm，其中要生產(chǎn)Ф400mm×95mm、Ф600mm×130mm的厚壁樁很困難，而且產(chǎn)品缺料、露石、漏漿現(xiàn)象比較嚴重。改造后現(xiàn)在單班產(chǎn)量正常保證在150?160根，最多時產(chǎn)量達到167根。產(chǎn)品規(guī)格除了Ф400mm、Ф500mm、Ф600mm之外，還增加了350mm×350mm（170mm）、400mm×400mm（220mm）離心方樁，生產(chǎn)效率提高近80%。

生產(chǎn)效率的提高主要得益于喂料方式的改變以及新型喂料設備的使用。原先一根管樁的喂料時間將近5min，喂料小車喂入模具后還需要人工鏟料。如果是厚壁樁，鏟料的工作量會就更大，耗費的時間更長?，F(xiàn)在無論是薄壁樁還是厚壁樁，喂料時間只需2min左右，喂料一次成型，工人只需對兩端進行插搗，中間部分直接清掃一下，然后在企口槽內(nèi)放入密封繩即可合上模。這樣的喂料方式大大減 輕了工人的勞動強度，提高了工作效率，而且合上模后，上模的模邊與下模的模邊基本是疊合在一起，在合模擰螺絲時也輕松了許多，也容易合好?，F(xiàn)在不僅樁身合縫漏漿基本杜絕，而且合縫也比以前細很多。

（2）通過工藝布局的調(diào)整和自動夾具的使用，使整個生產(chǎn)更加安全。原來沒有使用自動夾具，在離心成型、張拉、蒸養(yǎng)池、裝拆模以及喂料區(qū)都是人工掛鉤，不僅用人多，速度慢，而且還不安全，出現(xiàn)事故的風險很大。現(xiàn)在使用了自動夾具，省去了掛鉤工，速度也快了許多，并且生產(chǎn)安全了許多。另外，合模方式的改變和上模清理支架的使用也使生產(chǎn)效率和安全獲得提升。

（3）產(chǎn)品質(zhì)量比以前大幅度提高，生產(chǎn)成本大幅度下降。在改造前，產(chǎn)品出現(xiàn)大量的壁厚不夠、合縫漏漿、樁套箍漏漿，甚至還有內(nèi)壁嚴重露石等質(zhì)量問題，比率在50%?60%。產(chǎn)品發(fā)到工地，當遇到工地地質(zhì)硬一些又出現(xiàn)大量爛樁情況，嚴重的被客戶、施工單位清退出場。改造之后現(xiàn)在生產(chǎn)的產(chǎn)品上述缺陷得到了根本性的解決。

現(xiàn)在生產(chǎn)的樁壁厚符合標準，甚至還略厚3?5mm；合縫漏漿現(xiàn)象幾乎杜絕，偶然出現(xiàn)長度也是小于30cm，符合標準要求；樁套箍漏漿也是有明顯的改善?，F(xiàn)在產(chǎn)品的合縫纖細、壁厚均勻、內(nèi)壁光滑、產(chǎn)品美觀。

產(chǎn)品外觀質(zhì)量顯著提高的同時，產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量也是大幅度地提升。原先施工損樁率達1‰?2‰，現(xiàn)在只有0.5‰?，F(xiàn)在每月發(fā)樁量在 5?6萬m，一般出現(xiàn)2?3根樁破損，有時還不出現(xiàn)損樁。產(chǎn)品質(zhì)量得到了客戶的認可。

經(jīng)改造后，生產(chǎn)過程中原材料的浪費大大降低。原先每班每天倒掉的報廢混凝土一般有5t裝載機1?2斗，現(xiàn)在只需人力小車1車。改造后的綜合制造費用比原先要下降3?4元/m，按單班年產(chǎn)量60萬m計算，年節(jié)約180萬?200萬元生產(chǎn)成本。

六、結(jié)語

（1）傳統(tǒng)的管樁生產(chǎn)線通過適當?shù)墓に嚰夹g(shù)改造，生產(chǎn)效率、安全、環(huán)境及產(chǎn)品質(zhì)量都可以得到提升，生產(chǎn)成本有所下降，投入一定的資金進行改造是值得的。

（2）混凝土攪拌站、喂料系統(tǒng)是改造的重點，要突破傳統(tǒng)工藝的束縛，尋找到符合自身實際的方法，力求做到投入少、效益高。

（3）改造時一定要對安全生產(chǎn)和生產(chǎn)環(huán)境問題進行仔細研究，從源頭上避免不安全生產(chǎn)操作。

（4）通過技改可以達到減少浪費降低生產(chǎn)成本的目的，按年度計算，經(jīng)濟效益可觀。