筆者從事預(yù)應(yīng)力混凝土管樁行業(yè)技術(shù)研發(fā)和技術(shù)服務(wù)已20多年，針對(duì)我國(guó)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁生產(chǎn)的現(xiàn)狀，并結(jié)合自己的工作經(jīng)驗(yàn)，提出了目前迫切需要開(kāi)展技術(shù)創(chuàng)新的幾個(gè)方面。
管樁生產(chǎn)線(xiàn)信息化管理技術(shù)
縱觀我國(guó)早期從日本引進(jìn)的管樁生產(chǎn)流水線(xiàn)，和對(duì)日本流水線(xiàn)進(jìn)行消化吸收再創(chuàng)新研發(fā)的生產(chǎn)工藝裝備至今，我國(guó)現(xiàn)有的500多家管樁生產(chǎn)企業(yè)管樁生產(chǎn)工藝技術(shù)和裝備基本上仍停留在日本上世紀(jì)60～70年代的技術(shù)水平上。管樁各生產(chǎn)工序環(huán)節(jié)仍以單機(jī)運(yùn)作為主，單機(jī)與單機(jī)之間的聯(lián)系仍靠操作工人手工作業(yè)，沒(méi)有開(kāi)展單機(jī)與單機(jī)之間聯(lián)動(dòng)作業(yè)的技術(shù)開(kāi)發(fā)，這樣造成一條生產(chǎn)線(xiàn)所需的工人數(shù)量居高不下，客觀上在工人工資大幅提高的今天，使勞動(dòng)力成本在產(chǎn)品成本中所占比例不斷提高，同時(shí)使這種勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)仍主要依靠手工作業(yè)的產(chǎn)品品質(zhì)的不確定性增加，產(chǎn)品質(zhì)量難以滿(mǎn)足建設(shè)工程的要求，同時(shí)大量重體力勞作造成企業(yè)工傷事故頻發(fā)，使管樁成為建材行業(yè)的高危產(chǎn)業(yè)，影響行業(yè)的健康發(fā)展。
1996年，中國(guó)混凝土與水泥制品工業(yè)協(xié)會(huì)預(yù)制混凝土樁專(zhuān)業(yè)委員會(huì)組織專(zhuān)家考察日本時(shí)了解到，日本等科技先進(jìn)的國(guó)家，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了管樁生產(chǎn)線(xiàn)的全自動(dòng)信息化控制，1條年產(chǎn)100萬(wàn)米的PHC管樁生產(chǎn)線(xiàn)僅需5～6位操作控制管理人員。相比之下，我國(guó)相同產(chǎn)能的管樁生產(chǎn)線(xiàn)，需要操作工人50～60人，幾乎是日本的10倍。
20多年來(lái)，我國(guó)機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)研發(fā)了用于管樁生產(chǎn)的混凝土雙臥軸攪拌機(jī)、離心機(jī)、預(yù)應(yīng)力張拉機(jī)、鋼筋定長(zhǎng)切斷機(jī)、鐓頭機(jī)、骨架焊接機(jī)、蒸汽養(yǎng)護(hù)溫控儀、起重行車(chē)、蒸壓釜等，其單機(jī)性能已經(jīng)達(dá)到或基本達(dá)到國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的性能指標(biāo)，但是有關(guān)企業(yè)均以單機(jī)組織生產(chǎn)，還沒(méi)有一家企業(yè)開(kāi)展整條生產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)化的研發(fā)。
信息技術(shù)高速發(fā)展到數(shù)字化的今天，管樁行業(yè)現(xiàn)行的生產(chǎn)線(xiàn)裝備已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于時(shí)代的發(fā)展。利用現(xiàn)代信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，已經(jīng)被確定為我國(guó)下一個(gè)階段工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的工作重點(diǎn)。目前我國(guó)已經(jīng)具備研發(fā)管樁全自動(dòng)生產(chǎn)控制技術(shù)和裝備開(kāi)發(fā)的實(shí)力。
管樁生產(chǎn)的高效節(jié)能技術(shù)
管樁生產(chǎn)中的能源消耗主要體現(xiàn)在：1）管樁生產(chǎn)中各種機(jī)械設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)所需的電力能耗；2）管樁離心成型后的兩次蒸汽養(yǎng)護(hù)過(guò)程中的能耗。
離心作業(yè)是管樁生產(chǎn)中電力能耗的主要環(huán)節(jié)，近年來(lái)大力發(fā)展的變頻技術(shù)在管樁離心成型設(shè)備的應(yīng)用，節(jié)省了30％左右管樁生產(chǎn)的離心電耗，被行業(yè)同仁們確定為一項(xiàng)高效節(jié)能技術(shù)，取得了非常顯著的經(jīng)濟(jì)效益。變頻控制技術(shù)若能在管樁起重設(shè)備、混凝土攪拌設(shè)備、鋼筋加工設(shè)備、混凝土喂料設(shè)備、空壓機(jī)和卷?yè)P(yáng)機(jī)等開(kāi)發(fā)推廣應(yīng)用，同樣將大大節(jié)省電力的消耗，產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
在管樁生產(chǎn)中，傳統(tǒng)的PHC管樁必須經(jīng)過(guò)二次蒸汽養(yǎng)護(hù)：常溫初級(jí)養(yǎng)護(hù)和高溫高壓蒸汽養(yǎng)護(hù)。初級(jí)養(yǎng)護(hù)可以使混凝土強(qiáng)度得到迅速增長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)快速脫模，提高模具的周轉(zhuǎn)；高溫高壓蒸汽養(yǎng)護(hù)使管樁能在短時(shí)間內(nèi)出廠(chǎng)供樁，同時(shí)充分保證混凝土強(qiáng)度及管樁的質(zhì)量。但是，近年來(lái)生產(chǎn)蒸汽所需要的重油或燃煤價(jià)格的大幅提升，大大提高了管樁的生產(chǎn)成本。
同時(shí)，管樁在二次蒸汽養(yǎng)護(hù)過(guò)程中造成熱能的低效利用，也是需要我們給予重視的一個(gè)問(wèn)題。一些企業(yè)在管樁生產(chǎn)線(xiàn)設(shè)計(jì)建造過(guò)程中，為了節(jié)省設(shè)計(jì)費(fèi)用，讓一些管樁生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)人員提供早期的蒸汽養(yǎng)護(hù)池結(jié)構(gòu)圖，而早期的蒸汽養(yǎng)護(hù)池往往沒(méi)有充分考慮節(jié)能環(huán)節(jié)，造成如下技術(shù)隱患：養(yǎng)護(hù)池壁和養(yǎng)護(hù)池蓋沒(méi)有采用高效的節(jié)能材料或干脆沒(méi)有填充節(jié)能材料；養(yǎng)護(hù)池的池底沒(méi)有進(jìn)行基礎(chǔ)加固，造成養(yǎng)護(hù)池基礎(chǔ)沉降、開(kāi)裂和蒸汽泄漏；養(yǎng)護(hù)池壁過(guò)于單薄，池壁在管樁吊運(yùn)過(guò)程中磕碰、破損、開(kāi)裂，造成蒸汽泄漏；養(yǎng)護(hù)池蓋的鋼板破損，水蒸氣進(jìn)入保溫材料，保溫材料吸水后失去保溫功能；養(yǎng)護(hù)池蓋變形后與養(yǎng)護(hù)池的密封沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)要求，造成大量蒸汽無(wú)為泄漏；養(yǎng)護(hù)池內(nèi)蒸汽管道著地放置，管道的通氣孔被池內(nèi)冷凝水堵塞，蒸汽出汽不暢，或出汽時(shí)必須先加熱池內(nèi)的冷凝水，使之汽化后再加熱管樁，造成傳熱效率大大降低等等。
在管樁高壓蒸汽養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，同樣也存在改進(jìn)的方面：1）多條蒸壓釜之間高壓余汽的合理利用；2）蒸壓釜余汽互通利用后，釜內(nèi)剩余低壓余汽通入常壓養(yǎng)護(hù)池的利用問(wèn)題；3）蒸壓釜內(nèi)大量高溫冷凝水的余熱回收；4）將熱電廠(chǎng)低壓蒸汽人工升壓為高壓蒸汽，以滿(mǎn)足管樁生產(chǎn)需要等等。
上世紀(jì)80年代大力推廣的前蘇聯(lián)“熱介質(zhì)定向循環(huán)”課題，在一些混凝土電桿、混凝土管道、混凝土房屋建筑構(gòu)件等生產(chǎn)企業(yè)中取得了較好的應(yīng)用，但這項(xiàng)技術(shù)目前已經(jīng)很少見(jiàn)到應(yīng)用，如果能夠在現(xiàn)階段高新科技發(fā)展背景下，融合新技術(shù)的成果，相信在管樁生產(chǎn)節(jié)能領(lǐng)域再次發(fā)揮出良好的效果。
管樁生產(chǎn)線(xiàn)的減排技術(shù)
目前，管樁生產(chǎn)中產(chǎn)生的環(huán)境問(wèn)題有：1）管樁離心成型作業(yè)中產(chǎn)生的大量廢漿處理問(wèn)題；2）離心作業(yè)中離心機(jī)與鋼模之間摩擦碰撞產(chǎn)生的高分貝噪音；3）砂石等原材料清洗過(guò)程中產(chǎn)生的泥質(zhì)廢水處理問(wèn)題；4）混凝土攪拌機(jī)、喂料機(jī)、擺渡車(chē)等日常清洗產(chǎn)生的廢水處理問(wèn)題；5）養(yǎng)護(hù)池、高壓釜等高溫高堿性的冷凝廢水的排放問(wèn)題；6）燃煤鍋爐工作時(shí)產(chǎn)生的廢氣排放；7）水泥、硅砂粉、粉煤灰、礦渣微粉等在運(yùn)輸、裝罐等過(guò)程中溢流和散落等問(wèn)題。
近年來(lái)，廣東一些生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)開(kāi)展了離心混凝土廢漿在管樁生產(chǎn)中循環(huán)利用工作，并取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。但是，離心作業(yè)過(guò)程中產(chǎn)生高分貝噪音，不僅嚴(yán)重影響生產(chǎn)操作工人的身心健康，同時(shí)還影響了工廠(chǎng)周?chē)娜司迎h(huán)境。交通部三航局（上海）混凝土預(yù)制構(gòu)件廠(chǎng)1987年從日本休謨公司引進(jìn)整條生產(chǎn)線(xiàn)時(shí)的離心機(jī)噪音隔音罩機(jī)構(gòu)，蘇州混凝土水泥制品研究院已經(jīng)進(jìn)行了消化吸收，但由于該裝備安裝后會(huì)一定程度上影響生產(chǎn)效益的提高，同時(shí)增加投資成本，所以一直沒(méi)有在國(guó)內(nèi)管樁生產(chǎn)企業(yè)中得到推廣應(yīng)用。
混凝土布料自動(dòng)化技術(shù)
自1987年引進(jìn)日本預(yù)應(yīng)力混凝土管樁生產(chǎn)技術(shù)以來(lái)，我國(guó)管樁生產(chǎn)中，混凝土布料工藝沒(méi)有進(jìn)行大的改動(dòng)，還是習(xí)慣采用一種方式是將裝有新拌混凝土的布料車(chē)沿鋼模方向作移動(dòng)，同時(shí)將混凝土以自由落體運(yùn)動(dòng)，下放至鋼模下半模喂料；另一種方式是采用固定式的輸送混凝土的絞龍，隨著放置下半鋼模的平板小車(chē)的往返移動(dòng)，將新拌混凝土布料到下半鋼模中。
上述兩種混凝土布料方式的特點(diǎn)是混凝土的布料情況可以實(shí)時(shí)觀察，布料的多少可以隨時(shí)監(jiān)控，管樁兩端的混凝土量可以根據(jù)需要適當(dāng)添加，同時(shí)混凝土的工作性能情況也能及時(shí)反映。但是，這兩種布料方式也存在很大的問(wèn)題，操作人員偏多，操作人員的技術(shù)水平、責(zé)任心、協(xié)同作業(yè)等對(duì)管樁產(chǎn)品的質(zhì)量影響較大，布料車(chē)、混凝土絞龍、平臺(tái)小車(chē)等生產(chǎn)運(yùn)輸時(shí)，對(duì)人員的安全操作存在很大的隱患，特別是這兩種布料作業(yè)方式，在實(shí)際作業(yè)時(shí)，會(huì)有一定數(shù)量的混凝土下落到平臺(tái)小車(chē)或車(chē)間地坪上。若不及時(shí)清掃處理，很短時(shí)間內(nèi)就會(huì)大量的堆積，同時(shí)造成混凝土材料的浪費(fèi)。有些企業(yè)為了減少損失，將散落平臺(tái)小車(chē)或車(chē)間地坪上的混凝土與其他新拌混凝土一起重復(fù)使用，但由于一些散落的混凝土已經(jīng)部分硬化，對(duì)混凝土管樁的產(chǎn)品質(zhì)量將產(chǎn)生嚴(yán)重的質(zhì)量影響。
近年來(lái)，日本等一些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)將預(yù)拌混凝土的泵送技術(shù)應(yīng)用到管樁生產(chǎn)中，并取得了非常好的效果。我國(guó)上海二十冶混凝土構(gòu)件公司在2002～2007年研發(fā)預(yù)制高強(qiáng)混凝土薄壁鋼管樁（注：非預(yù)應(yīng)力）時(shí)，也采用混凝土泵送技術(shù)，完全可以滿(mǎn)足生產(chǎn)要求，產(chǎn)品大量用于寶鋼二期建設(shè)工程，該產(chǎn)品及生產(chǎn)技術(shù)獲得上海市科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。
預(yù)應(yīng)力混凝土管樁生產(chǎn)中混凝土布料采用泵送工藝技術(shù)，這是管樁生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，目前需要解決的是研發(fā)適應(yīng)低塌落度（3～10厘米）混凝土的泵送機(jī)械，以及適應(yīng)高速離心成型的高強(qiáng)混凝土的配制技術(shù)。
免壓蒸PHC管樁生產(chǎn)技術(shù)
隨著高減水率混凝土外加劑的研發(fā)和高活性混凝土摻合料技術(shù)的發(fā)展，免壓蒸C80混凝土管樁生產(chǎn)已經(jīng)成為發(fā)展趨勢(shì)。聚羧酸減水劑的減水率達(dá)到25%～35%，與傳統(tǒng)的減水劑相比，減水率大大提高，同時(shí)使用后的新拌混凝土的和易性、耐久性等也可以得到很大的改善，非常適合管樁生產(chǎn)應(yīng)用。聚羧酸減水劑在日本建設(shè)工程的使用量已經(jīng)達(dá)到60%～80%，混凝土制品中的使用也很普及。
越南潘武管樁有限公司是越南最大的管樁生產(chǎn)集團(tuán)，該公司采用早強(qiáng)型的聚羧酸減水劑、用52.5號(hào)硅酸鹽水泥，進(jìn)行75℃左右6小時(shí)的恒溫養(yǎng)護(hù)，生產(chǎn)免壓蒸800～1200毫米的PHC大直徑管樁，脫?；炷翉?qiáng)度達(dá)80兆帕,自然養(yǎng)護(hù)（越南胡志明市當(dāng)?shù)氐臍鉁?0℃左右，濕度較大）3天后的混凝土強(qiáng)度可達(dá)90兆帕,完全可以滿(mǎn)足工程施工的要求。
我國(guó)長(zhǎng)江以南地區(qū)，平均氣溫較高，采用早強(qiáng)型的聚羧酸減水劑，使用52.5號(hào)硅酸鹽水泥及高活性混凝土摻合料，完全可以采用免壓蒸工藝生產(chǎn)出性能優(yōu)良的PHC管樁。
聚羧酸減水劑的產(chǎn)品類(lèi)型很多，研發(fā)國(guó)產(chǎn)化與管樁生產(chǎn)工藝相適應(yīng)的早強(qiáng)型聚羧酸減水劑技術(shù)，是目前階段需研發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)。同時(shí)，在保證生產(chǎn)成本增加不大的前提下，高活性混凝土摻合料（不能全部采用高成本的硅灰摻合料）的研發(fā)也是急需的技術(shù)。
安全生產(chǎn)技術(shù)
近年來(lái)，我國(guó)管樁生產(chǎn)企業(yè)發(fā)生安全事故的頻率不斷增加，已經(jīng)成為工業(yè)行業(yè)中的高危行業(yè)。大量的安全事故，不僅給當(dāng)事人及家庭帶來(lái)了極大的痛苦和巨大的損失，給管樁生產(chǎn)企業(yè)的正常生產(chǎn)造成很大的影響，同時(shí)，也給管樁行業(yè)的健康發(fā)展提出了嚴(yán)肅的命題。
管樁行業(yè)在安全生產(chǎn)方面主要存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：1）工藝設(shè)計(jì)對(duì)安全隱患的考慮不夠周到；2）一些企業(yè)對(duì)安全生產(chǎn)認(rèn)識(shí)不足；3）安全管理機(jī)構(gòu)設(shè)置不健全；4）安全管理方面的規(guī)章制度缺失；5）安全生產(chǎn)制度不落實(shí)；6）安全設(shè)施投入不足；7）重大危險(xiǎn)源管理不完善；8）應(yīng)急救援工作不到位。一些生產(chǎn)企業(yè)制定了安全生產(chǎn)的有關(guān)技術(shù)規(guī)定，但沒(méi)有系統(tǒng)性，缺少規(guī)范性的操作標(biāo)準(zhǔn)；不少新建的管樁生產(chǎn)企業(yè)還沒(méi)有建立安全生產(chǎn)的相關(guān)制度，給管樁行業(yè)的安全生產(chǎn)帶來(lái)很大的隱患。
對(duì)已經(jīng)發(fā)生的管樁生產(chǎn)安全事故分析可見(jiàn)，既有人的不安全因素，也存在物的不安全因素、環(huán)境的不安全因素和管理的不安全因素，但是對(duì)于管樁生產(chǎn)，生產(chǎn)設(shè)備的不安全狀態(tài)是安全事故發(fā)生的主要隱患。
生產(chǎn)線(xiàn)設(shè)計(jì)的高效能技術(shù)
目前，我國(guó)管樁生產(chǎn)線(xiàn)設(shè)計(jì)主要采用兩種工藝布局：縱向流水作業(yè)和橫向循環(huán)流水作業(yè)。從實(shí)際投入產(chǎn)出情況分析，縱向流水作業(yè)布局需要的建筑面積較小，車(chē)間內(nèi)行車(chē)吊運(yùn)的頻率較少，車(chē)間的作業(yè)空間相對(duì)較小，安全事故隱患較大，但若管理得當(dāng)、各工種協(xié)調(diào)有序的話(huà)，這種生產(chǎn)布局的產(chǎn)能較大；相比之下，橫向循環(huán)流水作業(yè)布局需要的建筑面積較大，車(chē)間內(nèi)行車(chē)的吊運(yùn)頻率較大，安全事故發(fā)生的概率較低，但若管理不當(dāng)、各工種協(xié)調(diào)不好的話(huà)，產(chǎn)能將下降。上述兩種方式各有利弊，研發(fā)具有安全可靠、高產(chǎn)能、自動(dòng)化程度高、用工少等特點(diǎn)的管樁生產(chǎn)工藝流水線(xiàn)是我國(guó)管樁技術(shù)人員今后的工作重點(diǎn)。
寧波市一中管樁有限公司經(jīng)過(guò)10多年的探索，在大量研究開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)上，結(jié)合大直徑管樁生產(chǎn)特點(diǎn)，獨(dú)創(chuàng)性開(kāi)發(fā)了利用26米以上的長(zhǎng)鋼模一次性生產(chǎn)2～3節(jié)管樁的生產(chǎn)工藝，同時(shí)將廢漿循環(huán)利用、安全生產(chǎn)技術(shù)等完美結(jié)合，生產(chǎn)線(xiàn)具有產(chǎn)能高、無(wú)廢漿外排、安全事故少、清潔生產(chǎn)、用工少、建筑面積小等特點(diǎn)，生產(chǎn)線(xiàn)總體水平達(dá)到國(guó)內(nèi)首創(chuàng)、國(guó)際領(lǐng)先的水平。該公司申報(bào)了20多項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利和實(shí)用新型專(zhuān)利，大部分已經(jīng)授權(quán)。同時(shí)，2009年該公司還是國(guó)內(nèi)首家通過(guò)安全認(rèn)證的管樁生產(chǎn)企業(yè)。
多組分混凝土摻合料在管樁生產(chǎn)中的應(yīng)用開(kāi)發(fā)
與普通混凝土生產(chǎn)中使用多組分摻合料技術(shù)一樣，管樁生產(chǎn)中多組分摻合料技術(shù)的應(yīng)用，不但可以減少優(yōu)質(zhì)高標(biāo)號(hào)水泥的用量，同時(shí)可以改善管樁用混凝土的性能，利用工業(yè)固體廢棄物，降低管樁的生產(chǎn)成本。
近年來(lái)使用的單組分混凝土摻合料有：硅砂粉、粉煤灰、礦渣微粉、硅粉等，單組分摻合料一般摻量在15%～35％，具體與摻合料的活性、蒸汽養(yǎng)護(hù)、制品類(lèi)型等相關(guān)，但由于硅粉價(jià)格昂貴，在管樁生產(chǎn)中幾乎沒(méi)有實(shí)際應(yīng)用。復(fù)合摻合料有：硅砂粉－礦渣微粉、粉煤灰－礦渣微粉、粉煤灰－硅砂粉等，可以等量替代優(yōu)質(zhì)高標(biāo)號(hào)水泥40%～60％，目前已經(jīng)在一些企業(yè)中獲得良好的應(yīng)用，取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
但是，多組分混凝土摻合料在管樁生產(chǎn)中的應(yīng)用開(kāi)發(fā)，常常帶來(lái)混凝土技術(shù)的另外一個(gè)問(wèn)題———單位立方混凝土中水泥用量小于標(biāo)準(zhǔn)要求的300千克/立方米。混凝土中過(guò)少的水泥用量，將難以保證混凝土的堿度，pH值小于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最小值，將對(duì)混凝土中鋼材的長(zhǎng)期耐久性產(chǎn)生嚴(yán)重的不利影響，如何確定管樁用離心混凝土的最小水泥用量，也將是一個(gè)需要開(kāi)展的基礎(chǔ)理論課題。
人工砂替代河砂生產(chǎn)管樁的應(yīng)用技術(shù)
隨著建筑工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，河砂等自然資源不斷減少，河砂的市場(chǎng)價(jià)格高居不下，管樁生產(chǎn)成本不斷上漲；采用人工砂替代優(yōu)質(zhì)河砂生產(chǎn)管樁將是技術(shù)發(fā)展的必然。日本等國(guó)家早就開(kāi)展人工砂生產(chǎn)應(yīng)用技術(shù)，我國(guó)自1998年起對(duì)石屑（也稱(chēng)石粉）代替優(yōu)質(zhì)河砂生產(chǎn)管樁就有研究，并在工程中得到很好的應(yīng)用。
人工砂應(yīng)用技術(shù)目前主要表現(xiàn)為混凝土強(qiáng)度指標(biāo)，但對(duì)人工砂替代河砂后的混凝土耐久性，特別是混凝土的抗?jié)B性等研究迫切需要行業(yè)技術(shù)專(zhuān)家進(jìn)行系統(tǒng)研究。
管樁生產(chǎn)線(xiàn)信息化管理技術(shù)
縱觀我國(guó)早期從日本引進(jìn)的管樁生產(chǎn)流水線(xiàn)，和對(duì)日本流水線(xiàn)進(jìn)行消化吸收再創(chuàng)新研發(fā)的生產(chǎn)工藝裝備至今，我國(guó)現(xiàn)有的500多家管樁生產(chǎn)企業(yè)管樁生產(chǎn)工藝技術(shù)和裝備基本上仍停留在日本上世紀(jì)60～70年代的技術(shù)水平上。管樁各生產(chǎn)工序環(huán)節(jié)仍以單機(jī)運(yùn)作為主，單機(jī)與單機(jī)之間的聯(lián)系仍靠操作工人手工作業(yè)，沒(méi)有開(kāi)展單機(jī)與單機(jī)之間聯(lián)動(dòng)作業(yè)的技術(shù)開(kāi)發(fā)，這樣造成一條生產(chǎn)線(xiàn)所需的工人數(shù)量居高不下，客觀上在工人工資大幅提高的今天，使勞動(dòng)力成本在產(chǎn)品成本中所占比例不斷提高，同時(shí)使這種勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)仍主要依靠手工作業(yè)的產(chǎn)品品質(zhì)的不確定性增加，產(chǎn)品質(zhì)量難以滿(mǎn)足建設(shè)工程的要求，同時(shí)大量重體力勞作造成企業(yè)工傷事故頻發(fā)，使管樁成為建材行業(yè)的高危產(chǎn)業(yè)，影響行業(yè)的健康發(fā)展。
1996年，中國(guó)混凝土與水泥制品工業(yè)協(xié)會(huì)預(yù)制混凝土樁專(zhuān)業(yè)委員會(huì)組織專(zhuān)家考察日本時(shí)了解到，日本等科技先進(jìn)的國(guó)家，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了管樁生產(chǎn)線(xiàn)的全自動(dòng)信息化控制，1條年產(chǎn)100萬(wàn)米的PHC管樁生產(chǎn)線(xiàn)僅需5～6位操作控制管理人員。相比之下，我國(guó)相同產(chǎn)能的管樁生產(chǎn)線(xiàn)，需要操作工人50～60人，幾乎是日本的10倍。
20多年來(lái)，我國(guó)機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)研發(fā)了用于管樁生產(chǎn)的混凝土雙臥軸攪拌機(jī)、離心機(jī)、預(yù)應(yīng)力張拉機(jī)、鋼筋定長(zhǎng)切斷機(jī)、鐓頭機(jī)、骨架焊接機(jī)、蒸汽養(yǎng)護(hù)溫控儀、起重行車(chē)、蒸壓釜等，其單機(jī)性能已經(jīng)達(dá)到或基本達(dá)到國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的性能指標(biāo)，但是有關(guān)企業(yè)均以單機(jī)組織生產(chǎn)，還沒(méi)有一家企業(yè)開(kāi)展整條生產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)化的研發(fā)。
信息技術(shù)高速發(fā)展到數(shù)字化的今天，管樁行業(yè)現(xiàn)行的生產(chǎn)線(xiàn)裝備已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于時(shí)代的發(fā)展。利用現(xiàn)代信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，已經(jīng)被確定為我國(guó)下一個(gè)階段工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的工作重點(diǎn)。目前我國(guó)已經(jīng)具備研發(fā)管樁全自動(dòng)生產(chǎn)控制技術(shù)和裝備開(kāi)發(fā)的實(shí)力。
管樁生產(chǎn)的高效節(jié)能技術(shù)
管樁生產(chǎn)中的能源消耗主要體現(xiàn)在：1）管樁生產(chǎn)中各種機(jī)械設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)所需的電力能耗；2）管樁離心成型后的兩次蒸汽養(yǎng)護(hù)過(guò)程中的能耗。
離心作業(yè)是管樁生產(chǎn)中電力能耗的主要環(huán)節(jié)，近年來(lái)大力發(fā)展的變頻技術(shù)在管樁離心成型設(shè)備的應(yīng)用，節(jié)省了30％左右管樁生產(chǎn)的離心電耗，被行業(yè)同仁們確定為一項(xiàng)高效節(jié)能技術(shù)，取得了非常顯著的經(jīng)濟(jì)效益。變頻控制技術(shù)若能在管樁起重設(shè)備、混凝土攪拌設(shè)備、鋼筋加工設(shè)備、混凝土喂料設(shè)備、空壓機(jī)和卷?yè)P(yáng)機(jī)等開(kāi)發(fā)推廣應(yīng)用，同樣將大大節(jié)省電力的消耗，產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
在管樁生產(chǎn)中，傳統(tǒng)的PHC管樁必須經(jīng)過(guò)二次蒸汽養(yǎng)護(hù)：常溫初級(jí)養(yǎng)護(hù)和高溫高壓蒸汽養(yǎng)護(hù)。初級(jí)養(yǎng)護(hù)可以使混凝土強(qiáng)度得到迅速增長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)快速脫模，提高模具的周轉(zhuǎn)；高溫高壓蒸汽養(yǎng)護(hù)使管樁能在短時(shí)間內(nèi)出廠(chǎng)供樁，同時(shí)充分保證混凝土強(qiáng)度及管樁的質(zhì)量。但是，近年來(lái)生產(chǎn)蒸汽所需要的重油或燃煤價(jià)格的大幅提升，大大提高了管樁的生產(chǎn)成本。
同時(shí)，管樁在二次蒸汽養(yǎng)護(hù)過(guò)程中造成熱能的低效利用，也是需要我們給予重視的一個(gè)問(wèn)題。一些企業(yè)在管樁生產(chǎn)線(xiàn)設(shè)計(jì)建造過(guò)程中，為了節(jié)省設(shè)計(jì)費(fèi)用，讓一些管樁生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)人員提供早期的蒸汽養(yǎng)護(hù)池結(jié)構(gòu)圖，而早期的蒸汽養(yǎng)護(hù)池往往沒(méi)有充分考慮節(jié)能環(huán)節(jié)，造成如下技術(shù)隱患：養(yǎng)護(hù)池壁和養(yǎng)護(hù)池蓋沒(méi)有采用高效的節(jié)能材料或干脆沒(méi)有填充節(jié)能材料；養(yǎng)護(hù)池的池底沒(méi)有進(jìn)行基礎(chǔ)加固，造成養(yǎng)護(hù)池基礎(chǔ)沉降、開(kāi)裂和蒸汽泄漏；養(yǎng)護(hù)池壁過(guò)于單薄，池壁在管樁吊運(yùn)過(guò)程中磕碰、破損、開(kāi)裂，造成蒸汽泄漏；養(yǎng)護(hù)池蓋的鋼板破損，水蒸氣進(jìn)入保溫材料，保溫材料吸水后失去保溫功能；養(yǎng)護(hù)池蓋變形后與養(yǎng)護(hù)池的密封沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)要求，造成大量蒸汽無(wú)為泄漏；養(yǎng)護(hù)池內(nèi)蒸汽管道著地放置，管道的通氣孔被池內(nèi)冷凝水堵塞，蒸汽出汽不暢，或出汽時(shí)必須先加熱池內(nèi)的冷凝水，使之汽化后再加熱管樁，造成傳熱效率大大降低等等。
在管樁高壓蒸汽養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，同樣也存在改進(jìn)的方面：1）多條蒸壓釜之間高壓余汽的合理利用；2）蒸壓釜余汽互通利用后，釜內(nèi)剩余低壓余汽通入常壓養(yǎng)護(hù)池的利用問(wèn)題；3）蒸壓釜內(nèi)大量高溫冷凝水的余熱回收；4）將熱電廠(chǎng)低壓蒸汽人工升壓為高壓蒸汽，以滿(mǎn)足管樁生產(chǎn)需要等等。
上世紀(jì)80年代大力推廣的前蘇聯(lián)“熱介質(zhì)定向循環(huán)”課題，在一些混凝土電桿、混凝土管道、混凝土房屋建筑構(gòu)件等生產(chǎn)企業(yè)中取得了較好的應(yīng)用，但這項(xiàng)技術(shù)目前已經(jīng)很少見(jiàn)到應(yīng)用，如果能夠在現(xiàn)階段高新科技發(fā)展背景下，融合新技術(shù)的成果，相信在管樁生產(chǎn)節(jié)能領(lǐng)域再次發(fā)揮出良好的效果。
管樁生產(chǎn)線(xiàn)的減排技術(shù)
目前，管樁生產(chǎn)中產(chǎn)生的環(huán)境問(wèn)題有：1）管樁離心成型作業(yè)中產(chǎn)生的大量廢漿處理問(wèn)題；2）離心作業(yè)中離心機(jī)與鋼模之間摩擦碰撞產(chǎn)生的高分貝噪音；3）砂石等原材料清洗過(guò)程中產(chǎn)生的泥質(zhì)廢水處理問(wèn)題；4）混凝土攪拌機(jī)、喂料機(jī)、擺渡車(chē)等日常清洗產(chǎn)生的廢水處理問(wèn)題；5）養(yǎng)護(hù)池、高壓釜等高溫高堿性的冷凝廢水的排放問(wèn)題；6）燃煤鍋爐工作時(shí)產(chǎn)生的廢氣排放；7）水泥、硅砂粉、粉煤灰、礦渣微粉等在運(yùn)輸、裝罐等過(guò)程中溢流和散落等問(wèn)題。
近年來(lái)，廣東一些生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)開(kāi)展了離心混凝土廢漿在管樁生產(chǎn)中循環(huán)利用工作，并取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。但是，離心作業(yè)過(guò)程中產(chǎn)生高分貝噪音，不僅嚴(yán)重影響生產(chǎn)操作工人的身心健康，同時(shí)還影響了工廠(chǎng)周?chē)娜司迎h(huán)境。交通部三航局（上海）混凝土預(yù)制構(gòu)件廠(chǎng)1987年從日本休謨公司引進(jìn)整條生產(chǎn)線(xiàn)時(shí)的離心機(jī)噪音隔音罩機(jī)構(gòu)，蘇州混凝土水泥制品研究院已經(jīng)進(jìn)行了消化吸收，但由于該裝備安裝后會(huì)一定程度上影響生產(chǎn)效益的提高，同時(shí)增加投資成本，所以一直沒(méi)有在國(guó)內(nèi)管樁生產(chǎn)企業(yè)中得到推廣應(yīng)用。
混凝土布料自動(dòng)化技術(shù)
自1987年引進(jìn)日本預(yù)應(yīng)力混凝土管樁生產(chǎn)技術(shù)以來(lái)，我國(guó)管樁生產(chǎn)中，混凝土布料工藝沒(méi)有進(jìn)行大的改動(dòng)，還是習(xí)慣采用一種方式是將裝有新拌混凝土的布料車(chē)沿鋼模方向作移動(dòng)，同時(shí)將混凝土以自由落體運(yùn)動(dòng)，下放至鋼模下半模喂料；另一種方式是采用固定式的輸送混凝土的絞龍，隨著放置下半鋼模的平板小車(chē)的往返移動(dòng)，將新拌混凝土布料到下半鋼模中。
上述兩種混凝土布料方式的特點(diǎn)是混凝土的布料情況可以實(shí)時(shí)觀察，布料的多少可以隨時(shí)監(jiān)控，管樁兩端的混凝土量可以根據(jù)需要適當(dāng)添加，同時(shí)混凝土的工作性能情況也能及時(shí)反映。但是，這兩種布料方式也存在很大的問(wèn)題，操作人員偏多，操作人員的技術(shù)水平、責(zé)任心、協(xié)同作業(yè)等對(duì)管樁產(chǎn)品的質(zhì)量影響較大，布料車(chē)、混凝土絞龍、平臺(tái)小車(chē)等生產(chǎn)運(yùn)輸時(shí)，對(duì)人員的安全操作存在很大的隱患，特別是這兩種布料作業(yè)方式，在實(shí)際作業(yè)時(shí)，會(huì)有一定數(shù)量的混凝土下落到平臺(tái)小車(chē)或車(chē)間地坪上。若不及時(shí)清掃處理，很短時(shí)間內(nèi)就會(huì)大量的堆積，同時(shí)造成混凝土材料的浪費(fèi)。有些企業(yè)為了減少損失，將散落平臺(tái)小車(chē)或車(chē)間地坪上的混凝土與其他新拌混凝土一起重復(fù)使用，但由于一些散落的混凝土已經(jīng)部分硬化，對(duì)混凝土管樁的產(chǎn)品質(zhì)量將產(chǎn)生嚴(yán)重的質(zhì)量影響。
近年來(lái)，日本等一些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)將預(yù)拌混凝土的泵送技術(shù)應(yīng)用到管樁生產(chǎn)中，并取得了非常好的效果。我國(guó)上海二十冶混凝土構(gòu)件公司在2002～2007年研發(fā)預(yù)制高強(qiáng)混凝土薄壁鋼管樁（注：非預(yù)應(yīng)力）時(shí)，也采用混凝土泵送技術(shù)，完全可以滿(mǎn)足生產(chǎn)要求，產(chǎn)品大量用于寶鋼二期建設(shè)工程，該產(chǎn)品及生產(chǎn)技術(shù)獲得上海市科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。
預(yù)應(yīng)力混凝土管樁生產(chǎn)中混凝土布料采用泵送工藝技術(shù)，這是管樁生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，目前需要解決的是研發(fā)適應(yīng)低塌落度（3～10厘米）混凝土的泵送機(jī)械，以及適應(yīng)高速離心成型的高強(qiáng)混凝土的配制技術(shù)。
免壓蒸PHC管樁生產(chǎn)技術(shù)
隨著高減水率混凝土外加劑的研發(fā)和高活性混凝土摻合料技術(shù)的發(fā)展，免壓蒸C80混凝土管樁生產(chǎn)已經(jīng)成為發(fā)展趨勢(shì)。聚羧酸減水劑的減水率達(dá)到25%～35%，與傳統(tǒng)的減水劑相比，減水率大大提高，同時(shí)使用后的新拌混凝土的和易性、耐久性等也可以得到很大的改善，非常適合管樁生產(chǎn)應(yīng)用。聚羧酸減水劑在日本建設(shè)工程的使用量已經(jīng)達(dá)到60%～80%，混凝土制品中的使用也很普及。
越南潘武管樁有限公司是越南最大的管樁生產(chǎn)集團(tuán)，該公司采用早強(qiáng)型的聚羧酸減水劑、用52.5號(hào)硅酸鹽水泥，進(jìn)行75℃左右6小時(shí)的恒溫養(yǎng)護(hù)，生產(chǎn)免壓蒸800～1200毫米的PHC大直徑管樁，脫?；炷翉?qiáng)度達(dá)80兆帕,自然養(yǎng)護(hù)（越南胡志明市當(dāng)?shù)氐臍鉁?0℃左右，濕度較大）3天后的混凝土強(qiáng)度可達(dá)90兆帕,完全可以滿(mǎn)足工程施工的要求。
我國(guó)長(zhǎng)江以南地區(qū)，平均氣溫較高，采用早強(qiáng)型的聚羧酸減水劑，使用52.5號(hào)硅酸鹽水泥及高活性混凝土摻合料，完全可以采用免壓蒸工藝生產(chǎn)出性能優(yōu)良的PHC管樁。
聚羧酸減水劑的產(chǎn)品類(lèi)型很多，研發(fā)國(guó)產(chǎn)化與管樁生產(chǎn)工藝相適應(yīng)的早強(qiáng)型聚羧酸減水劑技術(shù)，是目前階段需研發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)。同時(shí)，在保證生產(chǎn)成本增加不大的前提下，高活性混凝土摻合料（不能全部采用高成本的硅灰摻合料）的研發(fā)也是急需的技術(shù)。
安全生產(chǎn)技術(shù)
近年來(lái)，我國(guó)管樁生產(chǎn)企業(yè)發(fā)生安全事故的頻率不斷增加，已經(jīng)成為工業(yè)行業(yè)中的高危行業(yè)。大量的安全事故，不僅給當(dāng)事人及家庭帶來(lái)了極大的痛苦和巨大的損失，給管樁生產(chǎn)企業(yè)的正常生產(chǎn)造成很大的影響，同時(shí)，也給管樁行業(yè)的健康發(fā)展提出了嚴(yán)肅的命題。
管樁行業(yè)在安全生產(chǎn)方面主要存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：1）工藝設(shè)計(jì)對(duì)安全隱患的考慮不夠周到；2）一些企業(yè)對(duì)安全生產(chǎn)認(rèn)識(shí)不足；3）安全管理機(jī)構(gòu)設(shè)置不健全；4）安全管理方面的規(guī)章制度缺失；5）安全生產(chǎn)制度不落實(shí)；6）安全設(shè)施投入不足；7）重大危險(xiǎn)源管理不完善；8）應(yīng)急救援工作不到位。一些生產(chǎn)企業(yè)制定了安全生產(chǎn)的有關(guān)技術(shù)規(guī)定，但沒(méi)有系統(tǒng)性，缺少規(guī)范性的操作標(biāo)準(zhǔn)；不少新建的管樁生產(chǎn)企業(yè)還沒(méi)有建立安全生產(chǎn)的相關(guān)制度，給管樁行業(yè)的安全生產(chǎn)帶來(lái)很大的隱患。
對(duì)已經(jīng)發(fā)生的管樁生產(chǎn)安全事故分析可見(jiàn)，既有人的不安全因素，也存在物的不安全因素、環(huán)境的不安全因素和管理的不安全因素，但是對(duì)于管樁生產(chǎn)，生產(chǎn)設(shè)備的不安全狀態(tài)是安全事故發(fā)生的主要隱患。
生產(chǎn)線(xiàn)設(shè)計(jì)的高效能技術(shù)
目前，我國(guó)管樁生產(chǎn)線(xiàn)設(shè)計(jì)主要采用兩種工藝布局：縱向流水作業(yè)和橫向循環(huán)流水作業(yè)。從實(shí)際投入產(chǎn)出情況分析，縱向流水作業(yè)布局需要的建筑面積較小，車(chē)間內(nèi)行車(chē)吊運(yùn)的頻率較少，車(chē)間的作業(yè)空間相對(duì)較小，安全事故隱患較大，但若管理得當(dāng)、各工種協(xié)調(diào)有序的話(huà)，這種生產(chǎn)布局的產(chǎn)能較大；相比之下，橫向循環(huán)流水作業(yè)布局需要的建筑面積較大，車(chē)間內(nèi)行車(chē)的吊運(yùn)頻率較大，安全事故發(fā)生的概率較低，但若管理不當(dāng)、各工種協(xié)調(diào)不好的話(huà)，產(chǎn)能將下降。上述兩種方式各有利弊，研發(fā)具有安全可靠、高產(chǎn)能、自動(dòng)化程度高、用工少等特點(diǎn)的管樁生產(chǎn)工藝流水線(xiàn)是我國(guó)管樁技術(shù)人員今后的工作重點(diǎn)。
寧波市一中管樁有限公司經(jīng)過(guò)10多年的探索，在大量研究開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)上，結(jié)合大直徑管樁生產(chǎn)特點(diǎn)，獨(dú)創(chuàng)性開(kāi)發(fā)了利用26米以上的長(zhǎng)鋼模一次性生產(chǎn)2～3節(jié)管樁的生產(chǎn)工藝，同時(shí)將廢漿循環(huán)利用、安全生產(chǎn)技術(shù)等完美結(jié)合，生產(chǎn)線(xiàn)具有產(chǎn)能高、無(wú)廢漿外排、安全事故少、清潔生產(chǎn)、用工少、建筑面積小等特點(diǎn)，生產(chǎn)線(xiàn)總體水平達(dá)到國(guó)內(nèi)首創(chuàng)、國(guó)際領(lǐng)先的水平。該公司申報(bào)了20多項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利和實(shí)用新型專(zhuān)利，大部分已經(jīng)授權(quán)。同時(shí)，2009年該公司還是國(guó)內(nèi)首家通過(guò)安全認(rèn)證的管樁生產(chǎn)企業(yè)。
多組分混凝土摻合料在管樁生產(chǎn)中的應(yīng)用開(kāi)發(fā)
與普通混凝土生產(chǎn)中使用多組分摻合料技術(shù)一樣，管樁生產(chǎn)中多組分摻合料技術(shù)的應(yīng)用，不但可以減少優(yōu)質(zhì)高標(biāo)號(hào)水泥的用量，同時(shí)可以改善管樁用混凝土的性能，利用工業(yè)固體廢棄物，降低管樁的生產(chǎn)成本。
近年來(lái)使用的單組分混凝土摻合料有：硅砂粉、粉煤灰、礦渣微粉、硅粉等，單組分摻合料一般摻量在15%～35％，具體與摻合料的活性、蒸汽養(yǎng)護(hù)、制品類(lèi)型等相關(guān)，但由于硅粉價(jià)格昂貴，在管樁生產(chǎn)中幾乎沒(méi)有實(shí)際應(yīng)用。復(fù)合摻合料有：硅砂粉－礦渣微粉、粉煤灰－礦渣微粉、粉煤灰－硅砂粉等，可以等量替代優(yōu)質(zhì)高標(biāo)號(hào)水泥40%～60％，目前已經(jīng)在一些企業(yè)中獲得良好的應(yīng)用，取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
但是，多組分混凝土摻合料在管樁生產(chǎn)中的應(yīng)用開(kāi)發(fā)，常常帶來(lái)混凝土技術(shù)的另外一個(gè)問(wèn)題———單位立方混凝土中水泥用量小于標(biāo)準(zhǔn)要求的300千克/立方米。混凝土中過(guò)少的水泥用量，將難以保證混凝土的堿度，pH值小于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最小值，將對(duì)混凝土中鋼材的長(zhǎng)期耐久性產(chǎn)生嚴(yán)重的不利影響，如何確定管樁用離心混凝土的最小水泥用量，也將是一個(gè)需要開(kāi)展的基礎(chǔ)理論課題。
人工砂替代河砂生產(chǎn)管樁的應(yīng)用技術(shù)
隨著建筑工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，河砂等自然資源不斷減少，河砂的市場(chǎng)價(jià)格高居不下，管樁生產(chǎn)成本不斷上漲；采用人工砂替代優(yōu)質(zhì)河砂生產(chǎn)管樁將是技術(shù)發(fā)展的必然。日本等國(guó)家早就開(kāi)展人工砂生產(chǎn)應(yīng)用技術(shù)，我國(guó)自1998年起對(duì)石屑（也稱(chēng)石粉）代替優(yōu)質(zhì)河砂生產(chǎn)管樁就有研究，并在工程中得到很好的應(yīng)用。
人工砂應(yīng)用技術(shù)目前主要表現(xiàn)為混凝土強(qiáng)度指標(biāo)，但對(duì)人工砂替代河砂后的混凝土耐久性，特別是混凝土的抗?jié)B性等研究迫切需要行業(yè)技術(shù)專(zhuān)家進(jìn)行系統(tǒng)研究。
