本文所指管桩为PHC管桩，全称为预应力高强度混凝土管桩，是采用先张法预应力工艺和离心成型法制成的长圆筒形混凝土预制构件，主要由混凝土、笼筋、端头板和钢套箍等组成。作为桩基材料，可以应用于高层建筑、民用住宅、公用工程及桥梁、公路、港口码头、大型设备等工程基础中，与其他桩基础相比，具有制作工艺简单、质量容易保证、植桩方便、耐打性好、造价便宜、检测方便、施工速度快、桩基抗震性好等优点，所以从上世纪九十年代开始，其生产和应用得到了迅猛的发展。如今，我国已成为世界最大的管桩生产和应用基地。

一、管桩生产企业用工形势严峻，加快自动化改造刻不容缓

我国自1987年从日本引进首条管桩生产线至今20多年的时间里，经过我国设备厂家的消化吸收，管桩生产的主要设备如钢筋定长切断机、镦头机、笼筋 滚焊机、混凝土搅拌机、预应力张拉机、离心机、起重机等单机设备都实现了国产化。但由于我国的劳动力资源丰富，成本低廉，导致企业规模不断扩大却没有进行生产装备的大幅改进，管桩作为钢筋混凝土制品再加上生产设备自动化程度较低，有许多工序仍为手工操作，导致管桩生产劳动强度高，工作条件差。管桩行业现行的生产装备自动化水平不但远远落后于日本、韩国同行，而且也已经远远落后于我国其他先进行业的发展。

近年来随着我国教育水平的提高和生活水平的改善，“新生代农民工”的工作价值观已发生变化，不再只单纯追求工资和温饱问题，更注重工作种类和工作环境等。他们宁愿到收入低但工作环境好的行业，也不愿干收入高但脏、重、累的活。所以，一方面大量学校毕业生找不到工作，另一方面劳动密集型企业却招工困难，在我国目前劳动力充足的情况下出现了“用工荒”现象。在此形势下，“招工难、留住员工更难” 已成为困扰管桩生产企业的大问题。尽管很多管桩生产企业在不断提高工资收入和福利待遇，工作环境也在不断改善，却仍因一线员工流失大导致开工不足、设备闲置，影响了企业的生产经营和发展。现在，先进的管桩生产企业已逐渐认识到，通过改造生产线，提高自动化水平，降低劳动强度和改善工作条件不但可以解决人员不足的问题，而且可以提高生产效率，减少人工作业影响而大大提高产品质量，从而大幅降低企业的生产成本。

二、目前管桩生产设备的自动化改造措施

那到底如何升级我们的产业设备呢？除了引进设备进行消化吸收外，管桩设备企业和管桩生产企业还必须共同努力，投入资金、组织人员进行自主创新，把自动化程度较高的单机设备整合成自动流水线、重体力的手工操作改为机械化、自动化设备。下面就目前我国管桩生产中的管桩钢构件（抱箍、端头板、笼筋）及成品管桩的常用生产设备自动化改造谈一下个人的想法。

2.1 钢构件加工

管桩中的钢结构件主要由抱箍、端头板、笼筋三部分组成。目前各部分的加工呈分散的状态，既增加了人员的操作，半成品又占用场地。改造时只要把各部分设备整合在一起，就可以形成一条自动流水线。

2.1.1 抱箍加工

目前有自动切断、人工卷圆焊接、自动压型等工序。近年来自动压型机的研制成功使人工卷圆焊接和自动压型工序连在一起，由焊工焊好后直接为压型机 上料，节省了压型机的人工操作。人工卷圆焊接可改为自动，只需在切断机推出切断的抱箍板时用机械手接住然后卷成圆环形，使两端对齐压紧，并采用自动焊接设备进行焊接，焊好后再自动推入压型机的上料架上，这样从铁皮下料到压型结束即成为自动流水线。

2.1.2 端头板加工

目前端头板毛坯加工由专业端头板生产厂家完成，管桩生产企业一般完成车外圆、止口、凹槽，加工螺纹孔、沉头孔、连接槽等后道加工。虽然近期已有专业的数控立式车床、数控冲孔冲床、数控钻攻机等问世，生产效率已得到很大提高。但每台设备的上下料仍由工人手工搬运，工序物料转运仍用吊机吊运，进一步提高效率很困难。若把单机上下料通过自动控制气缸驱动推杆和托盘动作来完成，上下工序之间设备采用滚筒输送线进行连接，加上自动控制系统，可形成全自动的流水线。

2.1.3 桩抱箍加工（抱箍、端头板装配）

早期抱箍圈与端头板的装配在人工套装后，用焊接的方式联接。后来改为把抱箍圈的一边压入端头板凹槽的方式进行联接，并使用专用设备加工，但抱箍圈与端头板的套合还是采用人工操作。自动套合装置可采用卡盘把抱箍圈撑圆再对中端头板套入，安装在现有的自动压合机上组成一台整机，即可实现抱箍端头板装配的自动化。

2.1.4 笼筋加工

笼筋生产设备包括钢棒下料切断机、镦头机、笼筋滚焊机等，目前部分管桩企业进行了镦头机的自动送料改造，使钢棒切断后可自动送入镦头机进行镦头，两头依次镦好后，自动滚入料堆堆放。镦头机厂家若能把设备改成上面进料，下面出料的结构，可大大简化送料机构。另外，再设计制作一台测长机进行自动检验，筛除不合格的镦头钢棒，达到笼筋滚焊所需的钢棒条数后即用小车自动送到滚焊机前。现有的滚焊机穿筋盘和小车盘改成可自动分度间歇转动，方便钢棒的自动依次穿入。改为一体化后可以减少目前镦头机到滚焊机的吊运、人工比铁（长度检验）和滚焊机上料等人工操作，从钢棒盘条吊入下料切断机放料架到笼筋滚焊结束可以全部实现自动化。

2.1.5 桩抱箍、笼筋装配

这道工序原来在管桩成品加工的装模工序由人工操作，可改为在笼筋车间由自动装配机完成，既可提高生产效率，又减少了装模工序的工作量。加工好的笼筋从滚焊机输送到固定的V形台上，桩抱箍则由输送机分别送到V形台的两端。V形台的两端分别有一台装配机，装配机转轴上装一个卡盘，装配时用卡盘夹住端头板的内孔或外圆，机体上下升降，待端头板与笼筋中心对中（端头板螺纹孔位与笼筋的钢筋对中）时，转轴头带着桩抱箍前移以一定的压力顶住笼筋的钢筋镦头，然后慢慢顺时针旋转，待端头板螺纹孔与钢筋镦头对中套入后，转到沉头孔位置时再往回退，把所有钢筋的镦头拉入到相应的沉头孔里，装配工作就完成了。

2.2 管桩成品加工

管桩成品加工即是把装配好的笼筋桩抱箍放入管模内，加入搅拌好的混凝土，经过张拉后进行离心成型，再经过蒸养、脱模后进行压蒸养护。其中吊运、 布料、合模螺丝拆装、清模、喷洒脱模剂、拆装张拉挡板和头尾板等工序用工人数多、劳动强度大、工作环境差，很有必要改为自动操作。

2.2.1 吊运

成品加工车间至少使用4台普通吊机进行工序间管模、管桩的吊运，由于管模、管桩长而重的特点，自动专用吊具的使用不但可以降低工人劳动强度，而且减少安全隐患。目前，吊管模跑轮和吊底模的气动吊具都已开发出来，国内较先进的回形布局车间已全面采用。而对于较早前的直线形布局，由于吊底模吊具操作空间要求较大，无法适应现有工作条件，使用受到限制。目前普遍采用的自动脱钩，管模出蒸养池时还需工人进入蒸养池挂钩，劳动强度高且存在安全隐患。必须尽快研制出既能吊跑轮又能吊底模且能在蒸养池使用的吊具，吊底模夹具必须采用张开不能太大、收拢时不占用空间的机构才适合使用。吊管桩专用的真空吸盘吊具可以在模盖移走后将管桩从底模中直接吊出，国外已成熟使用；近年来国内虽有仿制，但性能不够理想，专业生产厂家需加大研发力度，提升稳定性和可靠性，才能得到普及使用。

2.2.2 布料

国外有一种先进的布料方式，就是在合模后采用混凝土泵把料从尾孔打入管模内，具有自动化程度高，布料时间短，减少合缝漏浆质量缺陷等优点；但混凝土泵的投资较大而且要求混凝土的流动性较高，国内还未普及采用。我国目前普遍采用的是合模前布料，不管是移动的喂料机还是固定的喂料机，都还没有一种可以消除砼料散落的挡料装置。设计时除了要采用与管模内径吻合的布料模，保证布出的料形好；还必须有挤压装置，防止布好的料坍落下滑。布料装置还必须可以配合喂料车或平车的移动控制喂料的量，当砼料高于底模时减少喂料速度。若能研制成功，也可以减少铲料、抹浆和扫平车的操作人员、减少废料损失，降低劳动强度，提高生产效率，改善工作环境。

2.2.3 合模螺丝拆装

目前采用平衡吊悬挂风扳手的方式，大大减轻了工人拆装螺丝的劳动强度，但操作人数基本不变。自动合模螺丝拆装机可设计成门式，沿管模两侧旁轴向轨道移动，具备自动探测合模螺丝位置的功能，两边各装一台可上下移动的风扳手或电动螺丝机，拆装一条管模时，可用两台设备，同时从两端往中间或从中间往两端移动，相当于4个风炮手同时操作，可极大提高工作效率，操作人员的数量也可大大减少。

2.2.4 清模和喷脱模剂

目前模具的清理和往模腔表面喷洒脱模剂均由人工进行。特别是人工喷洒脱模剂，环境较脏，采用自动设备有利于减轻工人劳动强度和环境污染。设计时可采用管模轴向移动，脱模剂喷头纵向移动定位的方式，喷头两侧和底部可安装海绵隔离，避免喷雾泄露。清模主要是指模内两端和模边的水泥块和密封草绳的清理，自动清理头可用刮铲和转动的钢丝盘刷，再装上海绵刷头可对清理过的地方自动打油；清理出的废料采用料斗收集处理。

2.2.5 拆装张拉挡板和头尾板

由于头尾板和张拉挡板很重（每件至少30千克），拆装时需工人弯腰拆装和移动，是目前管桩生产企业中最重的体力工作。首先必须设计一台自动旋松 装置代替目前人工锤击拆卸张拉螺母。拆头尾板螺丝装置可使用两个拆卸头，具备自动分度机构，针对不同规格的管桩方便调整拆卸头之间的夹角和径向位置。为方便拆装，可以在张拉挡板上对应头板孔位开两个圆孔，在松开张拉螺母后，可把拆卸头从孔内伸入拆装头板螺丝，转动角度时挡板跟着转动，不需要把挡板和张拉螺母拆下来再装上去，可大大节省工时。张拉挡板和头板拆卸时可以套住张拉螺杆进行固定；拆尾板螺丝时，可用卡盘卡住尾板内孔进行固定。头尾板与端头板拆开后，只要分别朝后稍移动，待管桩吊走后，马上放入装配好的笼筋桩抱箍，再把头尾板分别往回移动，与端头板进行装配。若不马上装配，可把把配板拆下来的张拉挡板、头板、尾板带着螺丝放到专用架上，待需要时再送到管模两端与模内端头板装配。

除以上所述外，设备改造过程中还需注意提高原有设备的精度，否则定位不准，自动化就难以实现。

三、结论

本文简单地列举了管桩专用生产设备的一些自动化改造设想，权作抛砖引玉，希望有更多的同行真正重视管桩生产设备的技术改造，加强技术交流与合 作，不断进行技术创新，使我国的管桩制造技术达到甚至超过国外的先进水平。