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【技术】钢板桩未来趋势分析
发布时间:2019-09-18
 

天津中重


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钢板桩

钢板桩作为一种新型建材在建桥围堰,大型管道铺设,临时沟渠开挖的挡土、挡水、挡沙墙码头,卸货场护墙,挡土墙堤防护岸等工程上发挥着重要作用。

钢板桩产业概述

1.钢板桩定义


钢板桩是一种边缘带有联动装置,且这种联动装置可以自由组合以便形成一种连续紧密的挡土或者挡水墙的钢结构体。


冷弯钢板桩是在由冷弯机组连续滚压成形,且侧面锁口可连续性搭接以形成一种板桩墙的钢结构体。


钢板桩种类有U型、Z型、L型、S型、直线型等几个大类数十个规格。


钢板桩作为一种新型建材在建桥围堰,大型管道铺设,临时沟渠开挖的挡土、挡水、挡沙墙码头,卸货场护墙,挡土墙堤防护岸等工程上发挥着重要作用。


钢板桩于20世纪初在欧洲开始生产,有冷弯薄壁轻型和热轧型,由于前者具有较大的加工、使用局限性。因而,热轧钢板桩成为钢板桩产品发展的主流,并迅速在世界各地特别是发达工业化国家得到广泛应用。


2.钢板桩生产工艺


钢板桩产品按生产工艺划分有冷弯薄壁钢板桩热轧钢板桩两种类型。


冷弯钢板桩

采用较薄的板材(常用厚度为8mm~14mm),以冷弯成型机组加工而成。其生产成本较低而价格便宜,定尺控制也更灵活。但因加工方式简陋,桩体各部位厚度相同,截面尺寸无法优化导致用钢量增加;锁口部位形状难控制,联接处卡扣不严、无法止水。受冷弯加工设备能力制约,只能生产钢种强度级别低、厚度较单薄的产品;且冷弯加工过程中产生的应力较大,桩体使用中易产生撕裂,应用具有较大的局限性。



热轧型钢板桩

由开坯机及轨梁轧机或万能轧机通过高温轧制成形,具有尺寸规范、性能优越、截面合理、质量高等优点。


热轧钢板桩从断面形状来分,有U型、Z型、直线型、H型和管型等基本类型及其组合形式。

常见U型钢板桩型号表


国内常用型号:SP-III,SP-IV,SP-IVw



3、技术参数:


在工程建设中,冷弯钢板桩应用范围较狭窄,大都作为应用的材料补充,热轧钢板桩一直是工程应用的主导产品。基于钢板桩在施工作业中的诸多优点。


国家质量监督检验检疫总局、国家标准化管理委员会于2007年5月14日发布了《热轧U型钢板桩》国家标准,并于2007年12月1日正式实施。


冷弯钢板桩是在由冷弯机组连续滚压成形,且侧面锁口可连续性搭接以形成一种板桩墙的钢结构体。 冷弯钢板桩采用较薄的板材(常用厚度为8mm~14mm),以冷弯成型机组加工而成。其生产成本较低而价格便宜,定尺控制也更灵活。


但因加工方式简陋,桩体各部位厚度相同,截面尺寸无法优化导致用钢量增加;锁口部位形状难控制,联接处卡扣不严、无法止水;受冷弯加工设备能力制约,只能生产钢种强度级别低、厚度较单薄的产品;且冷弯加工过程中产生的应力较大,桩体使用中易产生撕裂,应用具有较大的局限性。


在工程建设中,冷弯钢板桩应用范围较狭窄,大都只是作为应用的材料补充。


冷弯钢板桩特点:可根据工程实际情况,选取最经济、合理的截面,实现工程设计上的最优化,比同性能热轧钢板桩节省材料10-15%,极大的降低了施工成本。


4、钢板桩的优点和用途


a、钢板桩的优点:


钢板桩的基本结构:一是钢制板桩,二是两边系接头结构,三是在地里或水中构成墙壁。


由于它的特殊结构,因而具有独特的优点:


(1)承载力强,自身结构轻,钢板桩构成的连续墙体具有很高的强度与刚性。


(2)水密性好,钢板桩连接处锁口结合紧密,可自然防渗。


(3)施工简便,能适应不同的地质情况和土质,可减少基坑开挖土方量,作业占用场地较小。


(4)耐久性好,视使用环境的差异,寿命可长达50年。


(5)施工环保,取土量和混凝土用量大幅减少,可有效保护土地资源。


(6)作业高效,极适于快速实施防洪、塌陷、流沙、地震等救灾抢险与预防。


(7)材料可回收反复使用,在临时性工程中,可重复使用20~30次。


(8)与其它单体构造物相比,墙体较轻且具有较大的适应变形能力,适于各类地质灾害的预防处理。


此外,使用钢板桩能处理并解决挖掘过程中出现的一系列问题;能提供必要的安全性,救灾抢险的时效性较强;能降低对空间的要求,不受天气条件的制约;能简化检查材料或系统性能的复杂程序;保证其适应性,互换性良好。


b、钢板桩的用途:


钢板桩广泛用于地铁站、隧道、建桥围堰、驳岸、市政工程、土建工程的深基坑、沟槽、管道、地下室等挡土、挡水的开挖围护,在工程上发挥重要作用。


用途可分为永久性建筑结构、临时性建筑结构、抢险救灾用建筑:


(1)永久性建筑结构包括:码头、卸货场,堤防护岸,护墙、挡土墙,防波堤,导流堤,系船柱,船坞、修船所,闸门、落水管,基础加固、防止冲塌、隔水墙。


(2)临时性建筑结构包括:封山,临时护岸,断流,临时假岛,建桥围堰,大型管道铺设临时沟渠开挖的挡土、挡水、挡沙墙。


(3)抢险救灾用建筑包括:防洪,塌方,塌陷,流沙


钢板桩在国内的应用情况及消费量调查

1、国内的应用情况:


上世纪50年代末在武汉长江大桥建设中,由铁道部大桥局从原苏联引进,我国首次将U型钢板桩应用于桥墩围堰水中施工。


此后数十年,受经济实力的制约,加之国内不具备生产装备与轧制技术,同时限制于工程机械匮乏及施工技术落后等因素,热轧钢板桩的应用一直处于停滞状态。


20世纪末,某钢业公司凭借自国外引进万能轧机生产线的工艺装备条件,生产了幅宽为400mm的SLU5-1型钢板桩5000余吨。并成功应用于嫩江大桥围堰、靖江新世纪造船厂30万吨船坞及孟加拉防洪工程等项目。但由于试生产期间生产效率低、经济效益差、国内需求少及技术经验不足等原因,未能持续生产。


自2000年起,随着我国经济的迅猛发展,各类新颖、高效、环保的工程施工技术与材料逐渐得以推广应用。钢板桩因其高强轻质、止水性好、耐久性强、施工效率高、占地少等本身固有的独特性能,解决了我国若干大型工程建设的施工难题。


如上海长兴岛造船基地一期项目、唐山曹妃甸煤炭码头等重大工程,为钢板桩提供了用武之地,钢板桩施工工法获得了实践舞台,这些项目一次性钢板桩用量均达万吨,取得了良好的经济和社会效益。


此外,在基坑围护、挡水围堰、码头建设等一些工程中临时性应用也得到尝试。如浦东国际机场二期工程、上海世博园项目、杭州湾跨海大桥、温福铁路等工程,钢板桩临时围护用量也较大。




钢板桩的施工发挥了重要作用,较好地满足了我国经济建设对科技创新、环保与可持续发展的需求。


但从总体上看,我国钢板桩技术应用尚处于起步阶段,与发达国家尚存在极大的差距。


2、市场消费量调查:


据了解,国外热轧钢板桩的消费结构大致是:60%用于一次性使用的永久性结构,约40%在临时结构中反复使用。


钢板桩的重复使用业务由专业打桩租赁公司经营,如德国的蒂森克虏伯在德国有13家连锁经营的专业打桩与租赁公司,基本覆盖了德国国内市场。


日本目前钢板桩租赁与打桩量逾100万吨/年,钢板桩年周转次数超过3次(整个应用周期按8次摊销折旧)。


除日本外,新加坡与韩国的钢板桩租赁与打桩业也十分发达。


目前,全球钢板桩年消费量300万吨以上,其中欧洲约50万~60万吨,北美也达50万吨以上。


在亚洲地区,日本年