。
圖1 前臺改造前后的平面布置圖
圖2 前臺自動化改造立面圖
二、改造實施
圍繞布料工藝的自動化改造
，制定前臺自動化改造方案。平車由原先卷揚機拖動行走改造成鏈板機帶動管模行走
。布料完成后，鏈板機將管模送到第二跨車間
，使用自動合模機合模
。合模完成后，自動張拉機對位，完成張拉工藝
。在自動合模機合模的同時，第二條管模吊放到同一條鏈板機上面
，自動布料機開始布料，鏈板機上可同時進行兩條管模的生產(chǎn)作業(yè)
，效率較高
。此外，布料
、合模
、張拉工序在同一條鏈板機上完成
，無需起吊中轉(zhuǎn)管模
，實現(xiàn)了布料場地和合模場地的分開，提高了生產(chǎn)過程中的安全性
。布料、合模
、張拉工序可實現(xiàn)全智能控制和無人操作
。自動布料機連續(xù)完成五條管模布料后
，移動至一端清洗，可以實現(xiàn)廢水集中收集
，生產(chǎn)場地內(nèi)無余料
、無污水
。
2.1 基礎(chǔ)施工
基礎(chǔ)開挖寬度為3m
，基礎(chǔ)剪力墻的荷載按照20kN/m2設(shè)計
，整個基礎(chǔ)為密閉空間
，嚴(yán)禁有水滲入。同時
，使用遮擋板進行遮蓋，嚴(yán)禁混凝土廢料或雜物掉進鏈板機和檢修通道內(nèi)
。基礎(chǔ)混凝土強度等級為C30
，澆筑完成后進行路軌和鏈板機的安裝，鏈板機路軌中心距為600mm
、自動布料機和自動合模機路軌中心距為2350mm，安裝完成后自動布料機
、自動校平機
、自動合模機
、自動張拉機就位，改造過程前后用時65d左右
，如果連續(xù)不間斷作業(yè)，40d左右就可以完成改造
。
2.2 設(shè)備安裝
（1）為減少行車吊放管模時對鏈板機的碰撞
，需確保鏈板機
、自動布料機、自動校平機
、自動合模機
、自動張拉機的中心線與行車的中心線平行
。上述設(shè)備安裝精度越高，自動合模機探測管模兩側(cè)合模螺栓的位置就越精確
，管樁成型質(zhì)量就越好
。
（2）確保自動張拉機的軌道和自動合模機的軌道垂直
。同時
，為保證張拉工藝的質(zhì)量，杜絕管樁端板傾斜等質(zhì)量缺陷現(xiàn)象
，自動張拉機的千斤頂中心線與管模張拉螺桿的中心線必須重合。
（3）為保證自動布料機和管模的裙板吻合度
、張拉精度和合模質(zhì)量，鏈板機
、自動布料機和自動合模機沿路軌長度方向的水平誤差需保證在0.5‰以內(nèi)。
2.3 設(shè)備優(yōu)化
（1）為保證混凝土均勻下料
，自動布料機的布料斗下料口設(shè)置耐磨高強攪拌塊裝置
，該設(shè)計比傳統(tǒng)的氣門開關(guān)下料和螺旋葉片下料更為先進（氣門開關(guān)下料很難掌控開口大?div id="4qifd00" class="flower right">
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；螺旋葉片下料磨損快
，成本高）
。此外
，耐磨高強攪拌塊采用合金鋼材料制造，攪拌塊厚度為10mm
，設(shè)計使用壽命半年以上，維修成本較低
。
（2）下料口設(shè)置可調(diào)節(jié)的成型刮板，其開口大小可根據(jù)生產(chǎn)管樁的直徑來調(diào)整
。在進行管樁兩端布料時
，通過探測點設(shè)定
，可以保證成型刮板貼合裙板的喇叭口邊，從而實現(xiàn)管模兩端的混凝土料比中間段飽滿
，確保管樁成型質(zhì)量。如混凝土坍落度偏大時
，需適當(dāng)延長成型刮料板停留時間。
（3）自動布料機設(shè)置稱重計量顯示裝置
。采用稱重減法來實時控制混凝土下料量，通過該裝置不僅可獲得管模使用的混凝土量
，還可獲得管模任意位置的混凝土量
， 從而避免管樁少料的質(zhì)量缺陷
。當(dāng)混凝土的和易性較差時，可能出現(xiàn)混凝土的堆積在兩端的鋼筋骨架上面難以下到管模里面的情況
，此時可采用振動棒插入振搗的方法來解決。
三、應(yīng)用效果
3.1 布料
以PHC500AB125-15管樁的生產(chǎn)為例
，自動化布料線可減少兩名前臺人員，混凝土用量設(shè)定為392kg/m
，下料速度設(shè)定為50kg/s
，加密區(qū)頭部位置重量為425kg
，加密區(qū)尾部位置重量為435kg
，中間區(qū)域下料速度放慢
，收料速度為200m/s，收料距離為1500mm
，裙板寬度為190mm
，成型板寬度為1250mm
，檢測偏差距離為850 mm。實際生產(chǎn)效果表明
，以此工藝參數(shù)下料，兩端混凝土料較飽滿
，中間段混凝土料堆積情況較少
。整條管樁布料時間約為6min
。
3.2 合模
上模蓋好后，鏈板機將管模轉(zhuǎn)運到第二跨車間進行合模
，自動校平機將管模調(diào)整至完全水平狀態(tài)后，自動合模機開始合模操作
。利用紅外線定位螺栓位置后，風(fēng)炮對準(zhǔn)就位
，上提螺栓。同時
，上面風(fēng)炮對準(zhǔn)螺栓
，待套筒套進螺母后，風(fēng)炮自動打壓
。一臺自動合模機可以實現(xiàn)雙邊8臺風(fēng)炮同時作業(yè)
，效率較高
。由于無需改造和更換管模
，該自動合模機適合舊管樁廠的改造
。如果合模螺栓間距不等或合模螺栓間距相差太大（超過70mm）
，探測點難以實現(xiàn)單邊4臺風(fēng)炮完全同時對準(zhǔn)螺栓，自動合模機作業(yè)過程中易出現(xiàn)“漏打”問題
，對于“漏打”螺栓，可采用人工擰緊（一般僅需1人操作即可）
。
由上可知
，改造后合模人員從原來的4人減少至2人，且勞動強度大大降低
。以PHC500AB125-15為例
，改造后
，一條舊管模的合模時間僅需4min
。
3.3 張拉
合模完成后
，自動張拉機開始自動對位（提前設(shè)置張拉工藝參數(shù)），并探測管模張拉螺桿的位置
，自動調(diào)節(jié)位置。同時
，千斤頂?shù)耐馓淄岔斨凉苣埨嗣?div id="jfovm50" class="index-wrap">，保持貼合
，套筒螺母對準(zhǔn)螺桿后自動鎖緊
，開啟油缸，當(dāng)壓力表數(shù)值剛剛開始顯示壓力時
，停頓穩(wěn)壓
，自動連桿機構(gòu)自動鎖緊大螺母，繼續(xù)升壓至設(shè)定壓力值，鎖緊張垃螺母穩(wěn)壓10s后回油卸壓復(fù)位
。根據(jù)實際生產(chǎn)需要，也可調(diào)整張拉程序
，先預(yù)張拉至10%張拉控制應(yīng)力，停頓穩(wěn)壓后繼續(xù)張拉至100%張拉控制應(yīng)力
，根據(jù)第二階段張拉伸長量計算管樁的有效伸長量
。此方法利用了壓力值和伸長量雙重技術(shù)參數(shù)來控制張拉過程，可得到較準(zhǔn)確的預(yù)應(yīng)力設(shè)計值
，整個過程無人操作
，張拉可在2~3min內(nèi)完成。
3.4 效果對比
前臺改造完成后
，完成一個管樁的生產(chǎn)大約需要8.5min，改造前后生產(chǎn)效率對比見表2（四條布料線）
。
表2 前臺自動化改造前后對比
| 序號 | 項目 | 改造前 | 改造后 | 效果 |
| 1 | 成型班單班人數(shù) | 40 | 29 | 減少27.5% |
| 2 | 單班平均日產(chǎn)量/m | 2750 | 3276 | 提高19.1% |
| 3 | 人均效率（m/人） | 68.75 | 113 | 提高64% |
四、結(jié)論
（1）根據(jù)廠家生產(chǎn)情況的反饋，采用自動布料機布料工藝
，配合使用鏈板機，自動校平機
、自動合模機、自動張拉機在實際生產(chǎn)中具有很好的經(jīng)濟效益
。同時
，較少了勞動力用量、提高了安全性
，為管樁生產(chǎn)線的全自動化改造邁出了有力的一步。但前臺自動化工藝改造還存在以下需完善的工藝難點：①自動布料機布料兩端靠裙板位置仍存在少量漏料現(xiàn)象
；②為適應(yīng)不同螺栓間距管模的使用要求
，避免杜絕“漏打”現(xiàn)象，自動合模機與管模的適應(yīng)性還需提高
；③為適應(yīng)不同直徑張拉螺桿，自動張拉機與張拉螺桿的匹配度還需完善
。
（2）勞動力缺乏已經(jīng)困擾了管樁行業(yè)多年
，甚至一定程度上影響了管樁行業(yè)的發(fā)展，管樁自動化工藝的實現(xiàn)給行業(yè)帶來了生機
，后期如何實現(xiàn)后臺自動拆模
、清下模、自動裝鋼筋骨架等工藝的自動化改造將對管樁行業(yè)產(chǎn)生深遠的影響
