浅析管桩生产线安全设计控制点

【摘要】近些年来，工程建设对管桩的需求越来越大，因此 PHC 管桩生产线也像雨后春笋般涌现，本文对管桩生产线进行了学习和研究，并对管桩生产线的设计提一点自己看法。

【关键词】 管桩生产线 安全设计 控制点

中图分类号：S611文献标识码： A

一、管桩的结构

管桩是由C80混凝土、预应力钢筋骨架以及钢构的端头板和桩套箍等几部分组成。

管桩混凝土所用水泥为强度等级不低于42.5 MPa的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿碴硅酸盐水泥，其质量应符合GB175―2007《通用硅酸盐水泥》的规定;其他材料有细骨料砂、粗骨料碎石、减水剂、水等。

预应力钢筋骨架由PC钢棒和低碳钢热轧圆盘条螺旋筋采用滚焊机自动焊接而成，PC 钢棒的质量应符合GB/T 5223.3―2005《预应力混凝土用钢棒》的规定。

钢构的端头板性能应符合JC/T 947―2005《先张法预应力混凝土管桩用端板》的规定， 材质应采用Q235B。

二、生产线的设计

1 管桩生产线工艺流程

管桩生产线的工艺流程一般为:混凝土原料计量搅拌布料预应力张拉离心成型蒸汽养护放张脱模高压蒸养成品检验成品堆场。生产工艺流程图见图1。其基本要求是工艺流畅、简洁、减少运输、减少交叉作业。保证各流程的平衡作业，以防出现各道工序互相影响的现象。

图1 管桩生产工艺流程图

2 工艺设备的选择

工艺设备的选型首先要根据工艺流程、各道工序的平衡来确定，从经济性和合理性两方面考虑，按每班工作10 h，产量220 ～270条选择设备。先确定混凝土的产量，需 1.5 m3混凝土搅拌机2台，产出的混凝土供6台离心机生产，根据混凝土管桩的预养时间和蒸养时间的需求，建3 m×15 m×2.5 m 蒸养池10个， 其他设备可选择滚焊机2台， 张拉机2台， 蒸压釜3台， 镦头机4台，切断机1台，混凝土布料车4台， 行车4～5台。

混凝土搅拌机有3种。一是立轴式强制混凝土搅拌机， 二是双轴卧式混凝土搅拌机， 三是立轴行星式混凝土搅拌机。管桩混凝土介于塑性与干硬性之间，坍落度比较小，一般为 2～5 cm， 我们选用立轴行星式混凝土搅拌机，该机型的优点是搅拌叶由多组搅拌臂组成，既有公转又有自转，运动轨迹复杂，搅拌强烈、均匀，可缩短搅拌时间，拆卸维修容易。马鞍山以生产Φ300 mm ～ Φ500 mm管桩为主，经比较，选用山东圆友集团产 1.5 m3混凝土搅拌机。对于其他设备，切断机以可切Φ7 mm～Φ11 mm钢筋即可;张拉机需根据管桩规格和型号来选择，小型管桩可选100t的张拉机,为了考虑生产余量，我们选用了200t的张拉机;离心机选用Φ300 mm ～Φ600mm通用型;蒸养釜以长度为2～3根桩长再加400mm间隙， 高度为3.2 m;滚焊机选用Φ300 mm～Φ600 mm 通用型;镦头机选择可镦Φ7mm～Φ11mm的镦头机。

3 生产工序平衡的确定

生产车间设计的一个中心内容就是如何确定各生产工序的平衡，使每道工序的生产时间相等，做到生产工艺流程的各道工序进行均衡有序地生产，使产品能在各道工序中按照设定的节奏有序顺畅地进行。工序节奏主要由工艺设备和人员来决定，管桩生产线的工序平衡， 一般以混凝土搅拌工序的时间为依据，按照搅拌工序的时间来确定各道工序所需的生产设备和数量，以满足生产工艺的需求。

三、管桩生产线的布局

管桩生产线的布置一般分为两种，一是直线型布置，另一种是环型布置。直线型将布料、 合模、张拉、离心、蒸养、拆模、装笼筋、装车等主要工序全部集中在一个车间内，将钢筋切断、镦头、滚焊、套箍端头板制作等放在辅助车间内，物流方向为直线型来回往复。环型布置将主要工序分为两个车间，其中张拉、离心、蒸养工序放在一个车间内，将布料、合模、 拆模、装笼筋、装车和辅助工序钢筋切断、镦头、滚焊和套箍板制作等放在另一车间内，物流方向为环型循环。

无为县刘渡的生产工艺为环型平面布置，巢湖银屏山的生产工艺为直线型布置。这两种布置各有特点，直线型布置的优点是布局紧凑，占地少，投资小。缺点是多台吊车在一条轨道上，主要工序过于集中，各道工序的步距节奏要相互衔接，紧密配合，行车的接力地点和时间一定要相互吻合，否则有一个节点出现问题或延误，就会影响到全厂的生产，因而对管理要求严格，工人素质要高。另外，由于行车在厂房内频繁往复，工人须多次避让，生产工人操作必然会受到一定的影响，安全性较差。环型布置的优点是吊车无须往返都吊货，物流方向是向一个方向进行循环，各工序间的步距节奏要求没有直线型那样严格， 各自工序可有一定的可支配的时间，各工序间的相互干扰减少，厂房的空间大，工人避让吊车的时间大为减少，生产安全性明显好于直线型布置，生产管理要比直线型容易，机械化程度高。其缺点是厂房面积大，增加了过渡车和转运工序，投资和生产成本要高于直线型布置。综合考虑， 笔者倾向于环型的生产布局。两种布置形式如图2 和图3 所示。

图 2直线型布置两条生产线

图 3 环型布置一条生产线

四、厂房设计要求

考虑到生产安全、物流顺畅和施工操作方便， 车间的跨度可按单节桩的最长桩长再加 5 m 或7 m 进行设计。同时也可按两节桩长再加3m或5m进行设计。行车的轨顶标高一般为 7.5 m 左右。行车选双勾型，每个7.5 t，厂房的间数以能满足上述生产工艺要求即可。管桩的堆放场地既可选用门式吊车，也可用桥式行车。每个离心机之间要设一道2 m高安全防护墙。厂房顶要考虑采光的问题，每隔一个房间要设置一采光带，厂房在蒸养池顶处要设一气楼或排气通风孔。砂石料场要能存放3d的堆料。

五、结语

PHC管桩生产车间的设计经过多年来的探索，特别是近几年的发展，现已日趋成熟，两种布局方案各有特点各企业可根据各自的管理水平、人员素质、资源配备、地形地貌等实际情况，在管桩流水作业顺畅的前提下，确定各自的布局设计，选择最适合自身特点的工艺装备，以寻求最佳的性价比和最大的经济效益。