钢板桩

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。钢板桩产品按生产工艺划分有冷弯薄壁钢板桩和热轧钢板桩两种类型。^[1]

钢板桩是一种可重复使用的绿色环保型结构用钢材，具有高强度、轻型、止水性好、耐久性强、施工效率高、占地少等独特的优点。^[2]

钢板桩是带有锁口的一种型钢，其截面有直板形、槽形及Z形等，有各种大小尺寸及联锁形式。常见的有拉尔森式，拉克万纳式等。其优点为：强度高，容易打入坚硬土层；可在深水中施工，必要时加斜支撑成为一个围笼。防水性能好；能按需要组成各种外形的围堰，并可多次重复使用，因此，它的用途广泛。

钢板桩产品按生产工艺划分有冷弯薄壁钢板桩和热轧钢板桩两种类型。

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。 20世纪末，马钢有限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U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。据统计，目前我国的钢板桩年消耗量保持在3万吨左右，仅占全球的1%%，而且仅限于一些港口、码头、船厂建设等永久性工程和建桥围堰、基坑支护等临时性工程。

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。

现在由于生产条件以及规模的限制，热轧钢板桩在国内没有生产线，我国所用的热轧钢板桩均来自国外。

常见的热轧钢板桩生产厂家有韩国现代钢厂、日本新日铁钢厂、日本住友钢厂、日本JFE钢厂，以及欧美的部分厂家。

基本介绍

1、WR 系列钢板桩的断面结构设计合理，成形工艺技术先进，使得钢板桩产品的截面模数与重量的比率不断提高，使其在应用中能够获得好的经济效益，拓宽了冷弯钢板桩的应用领域。

2、WRU型钢板桩规格型号丰富。

3、根据欧标设计生产，结构形式对称有利于重复使用，在重复使用上与热轧等同，并具有一定的转角幅度，便于纠正施工偏差；

4、高强钢的使用以及生产设备的先进，使得冷弯钢板桩的性能得到保障；

5、可根据客户要求特别订制长度，为施工带来了椎大的方便，同时也降低了成本。

6、由于生产便捷，与组合桩配套使用时候可在出厂前预先订制。

7、生产设计及生产周期短，钢板桩性能可根据客户要求而定。

优点：

1) U型钢板桩规格型号丰富。

2) 根据欧标设计生产，结构形式对称，有利于重复使用，在重复使用上与热轧等同。

3) 可根据客户要求特别订制长度，为施工带来了椎大的方便，同时也降低了成本。

4) 由于生产便捷，与组合桩配套使用时候可在出厂前预先订制。

5) 生产设计及生产周期短，钢板桩性能可根据客户要求而定。

u型钢板桩常见规格表

型号宽度高度厚度断面积每桩单重每米墙身惯性矩截面模数TypeWidthHeightThicknessSectional areaWeight per pileWeight per wallMoment of InertiaModulus of section-mmmmmmCm2/mKg/mKg/ m2Cm4/mCm3/mWRU7750320571.342.056.010725670WRU8750320686.751.068.113169823WRU97503207101.459.779.615251953WRU10-4504503608148.652.5116.7182681015WRU11-4504503609165.958.6130.2203751132WRU12-45045036010182.964.7143.8224441247WRU11-5755753608133.860.4105.1196851094WRU12-5755753609149.567.5117.4219731221WRU13-57557536010165.074.5129.5242241346WRU11-6006003608131.461.9103.2198971105WRU12-6006003609147.369.5115.8222131234WRU13-60060036010162.476.5127.5244911361WRU18- 60060035012220.3103.8172.9327971874WRU20- 60060035013238.5112.3187.2352242013WRU166504808.138.571.3109.6398641661WRU 186504809156.179.5122.3445211855WRU206505408153.778.1120.2560022074WRU236505409169.487.3133.0610842318WRU2665054010187.496.2146.9690932559WRU30-70070055811217.1119.3170.5831392980WRU32-70070056012236.2129.8185.4908803246WRU35-70070056213255.1140.2200.3986523511WRU36-70070055814284.3156.2223.21021453661WRU39-70070056015303.8166.9238.51096553916WRU41-70070056216323.1177.6253.71171944170WRU 3275059811215.9127.1169.5973623265WRU 3575060012234.9138.3184.41064163547WRU 3875060213253.7149.4199.21155053837WRU 4075059814282.2166.1221.51199184011WRU 4375060015301.5177.5236.71287244291WRU 4575060216320.8188.9251.81375614570

锁口对称分布于中性轴两侧，且腹板是连续的，这极大地提高了截面模量和抗弯刚度，保证截面力学特性能够充分发挥。因其独特的截面形状和可靠的拉森（Larssen）锁口。

Z型钢板桩优点：

1.设计灵活，有比较高的截面模数和质量比；

2.更高的惯性矩，从而增大了板桩墙的刚度，减小了位移变形；

3. 宽度大，有效节省了吊装和打桩的时间；

4.截面宽度增加，减少了板桩墙的缩口数量，直接提高了其止水性能;

5.在腐蚀严重部位进行了加厚处理，耐腐蚀性能更加优异。

Z型钢板桩常见规格表

型号宽度高度厚度断面积每桩单重每米墙身惯性矩截面模数-mmmmmmCm2/mKg/mKg/ m2Cm4/mCm3/mWRZ16-6356353797123.461.596.9305021610WRZ18-6356353808140.670.1110.3347171827WRZ28-63563541911209.0104.2164.1287852805WRZ30-63563542012227.3113.3178.4638893042WRZ32-63563542113245.4122.3192.7689543276WRZ12-6506503197113.257.888.9196031229WRZ14-6506503208128.965.8101.2223121395WRZ34-67567549012224.4118.9176.1846573455WRZ37-67567549113242.3128.4190.2913273720WRZ38-675675491.513.5251.3133.1197.2946993853WRZ18-685685401914477.4113373351862WRZ20-68568540210159.485.7125.2413042055

L型主要应用与堤岸，堤坝墙，挖渠和开沟的支撑。

断面轻，桩墙占用空间小，锁扣在相同的方向，施工方便。适用于市政工程开挖施工。

L型钢板桩常见规格表

型号宽度高度厚度每桩单重每米墙身断面积截面模数-mmmmmmKg/mKg/ m2Cm4/mCm3/mWRL1.57001003.021.430.6724145WRL27001503.022.932.71674223WRl37001504.535.050.02469329WRL47001805.040.457.73979442WRL57001806.552.775.35094566WRL67001807.057.181.65458606

常见规格表

型号宽度高度厚度每桩单重每米墙身断面积截面模数-mmmmmmKg/mKg/ m2Cm4/mCm3/mWRS46002603.531.241.75528425WRS56002604.036.648.86703516WRS67002605.045.357.77899608WRS87003205.553.070.712987812WRS97003206.562.683.415225952

直线型钢板桩的又一种形式，由于其高度底，接近于直线，所以对于开挖一些沟渠，特别是在两个建筑物中间空间不大，而又必须开挖的时候，比较适用。

直线型钢板桩优势：

第一，他可以形成一道稳固的钢板桩墙，从而保证向下顺利开挖，而不受两侧踏方，地下水的影响.

第二，还有助于稳定地基，从而保障的两侧建筑物的稳定

直线型钢板桩常见规格表

型号宽mm高 mm厚mm截面积cm2/m重量惯性矩cm4/m截面模数cm3/m每桩单重kg/m每米墙身kg/m2WRX 600-106006010.0144.868.2113.6396132WRX 600-116006111.0158.574.7124.4435143WRX 600-126006212.0172.181.1135.1474153

对钢带进行连续冷弯变形，形成截面为Z形、U形或其它形状，可通过锁口互相连接的建筑基础用板材。

以辊gǔn压冷弯成型方法生产的钢板桩是土木工程中应用冷弯型钢的主要产品一种，将钢板桩用打桩机打（压）入地基，使其互相连结成钢板桩墙，用来挡土和挡水。常用断面型式有：U形、Z形及直腹板式。钢板桩适用于柔软地基及地下水位较高的深基坑支护，施工简便，其优点是止水性能好，可以重复使用。钢板桩的交货状态冷弯钢板桩交货长度为6m、9m、12m、15m，也可根据用户的要求，定尺加工，最大长度为24m。（如用户有特殊长度要求，可在订货时提出）冷弯钢板桩以实际重量交货，也可以按理论重量交货。钢板桩的应用 冷弯钢板桩产品在土木工程应用中具有施工方便，进度快，不需要庞大施工设备，有利于抗震设计等特点，并可根据工程的具体情况，改变冷弯钢板桩的断面形状和长度，使结构设计更加经济合理。此外，经过对于冷弯钢板桩产品断面的优化设计，使其产品的质量系数得到了明显的提高，减少每米桩墙宽度的重量，降低工程成本费用。

牌号化学成分力学性能-CSiMnPS屈服强度Mpa抗拉强度Mpa延伸率冲击功-Q345B≤0.20≤0.50≤1.5≤0.025≤0.020≥345470-630≥21≥34-Q235B0.12-0.2≤0.300.3-0.7≤0.045≤0.045≥235375-500≥26≥27-

热轧钢板桩，顾名思义，就是通过焊接用热压延生产出来的钢板桩。由于工艺先进，其锁口咬合拥有严密的隔水性。

参数举例

1. 热轧钢板桩截面特性表

类型截面尺寸单根参数每米墙面参数-宽高厚度截面积理论重量惯性矩截面模数截面积理论重量惯性矩截面模数mmmmmmc㎡cm2Kg/mCm3/mc㎡/mcm2/mKg/㎡cm4cm3/mSKSP-Ⅱ40010010.561.1848.01240152153.01208740874SKSP-Ⅲ40012513.076.4260.02220223191.0150168001340SKSP-Ⅳ40017015.596.9976.14670362242.5190386002270

2.热轧钢板桩的钢号、化学成分及机械性能参数表

标注号型号化学成分力学分析--CSiMnPSN屈服点N/m㎡拉伸强度N/m㎡延伸率JISA5523SYW2950.18max0.55max1.5max0.04max0.04max0.006max>295>490>17SYW3900.18max0.55max1.5max0.04max0.04max0.006max0.44max>540>15-JISA5528SY295---0.04max0.04max->295>490>17SY390---0.04max0.04max-->540->15

应用特点：

处理并解决挖掘过程中出现的一系列问题；施工简单，工期缩短；对于建设任务而言，能降低对空间的要求；使用钢板桩能提供必要的安全性而且（救灾抢险的）时效性较强；使用钢板桩可以不受天气条件的制约；在使用钢板桩的过程中，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，并且可以重复使用。可以回收重复利用，节约资金。

水力工程——港口 运输路线的建筑物——公路和铁路

码头墙，维护墙，挡土墙；船坞、船厂的建造 ，隔离噪音墙；护墩桩，（码头）系船柱 ，桥基；雷达测距器，斜坡，坡路；下沉的铁路，地下水的保留；隧道。

水路民用工程：

水路的维护；护墙；巩固路基、堤岸；停泊设备；防止冲刷。

水利工程建筑物污染的控制—被污染的地方，围栏填方：

（河流的）船闸，水闸 ，、竖直的密封的围篱；堰，堤坝 ，为置换土壤而挖掘；桥基，水槽围场；（公路、铁路等的）涵洞；，顶端的斜坡的保护地下电缆道；安全门；防洪堤 噪音的降低；桥柱，码头 隔离噪音墙；入口和出口六、冷弯钢板桩材料的化学成分及力学性能。

优点：

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。水密性好，钢板桩连接处锁口结合紧密，可自然防渗。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。耐久性好，视使用环境的差异，寿命可长达50年。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。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。材料可回收反复使用，在临时性工程中，可重复使用20～30次。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。

功能、外观、实用价值是当今人们选择建筑材料的时候所采用的标准。钢板桩正符合上述三点：其制造组件的要素提供了简单而又实用的结构，满足结构上安全和环境保护方面的所有要求，并且应用钢板桩完成的建筑物具有很大的吸引力。

钢板桩的应用贯穿并延伸到整个建筑工业，从传统的水利工程和民用工艺的使用以及通过铁路和电车轨道的应用一直到环境污染的控制方面的应用之中。

钢板桩的实用价值在很多新产品的革新制作中得到了体现，例如：一些特殊的焊接而成的建筑物；通过液压振动打桩机而做成的金属板；密封结合的水闸以及工厂涂料的处理。很多因素确保了钢板桩保持了一个最有用的制造组件要素，即：它不仅有利于钢的质量的卓越性，而且还有利于对钢板桩市场的调查研究及其发展；有利于产品特性的优化设计以更好的满足用户的需求。

专门的封固加印工艺的发展就是这方面的一个很好的例子。比如HOESCH专利系统，它的出现开创了钢板桩在控制污染方面重要的新的领域。

自从1986年的HOESCH 钢板桩被用作垂直密封的挡土墙以保护被污染的土地以来，发现钢板桩符合所有防止漏水与污染的要求。钢板桩用作挡土墙的优势也逐渐被广泛地应用于其它领域之中。

以下是一些较常见的钢板桩应用较为有效的岩土工程和应用环境：

* 围堰

* 河道分洪及控制

* 水处理系统围栏

* 防洪

* 围墙

* 防护堤

* 海岸护堤

* 隧道切口及隧道掩体

* 防波堤

* 堰墙

* 坡边固定

* 挡板墙

使用钢板桩围栏的优点：

* 不需开挖，最大限制的减少废物处置的问题

* 如需要，钢板桩使用后可以拔除

* 不受地形及深度地下水影响

* 不规则的开挖可以使用

* 可在船上施工，不需另安排场地

（1）施工准备工作：桩在打入前应将桩尖处的凹槽口封闭，避免泥土挤入，锁口应涂以黄油或其它油脂。对于年久失修，锁口变形，锈蚀严重的钢板桩，应进行整修矫正，弯曲变形的桩，可用油压千斤顶顶压或火烘等方法进行矫正。

（2）打桩流水段的划分。

（3）在打桩过程中。为保证钢板桩的垂直度。用两台经纬仪在两个方向加以控制。

（4）开始打设的一、二块钢板桩的位置和方向应确保精确，以便起到导向样板作用，故每打入1m应测量一次，打至预定深度后立即用钢筋或钢板与围檩支架电焊作临时固定。

(1)打入方式选择。

单独打入法，是从板墙的一角开始，逐块(或两块为一组)打设，直至工程结束。其优点是施工简便、迅速、不需要其他辅助支架。其缺点是：易使板桩向一侧倾斜，且误差积累后不易纠正。因此，单独打入法只适用于板桩墙要求不高且板桩长度较小(如小于10 m)的情况。

(2)屏风式打入法，是将10-20根钢板桩成排插入导架内，呈屏风状，然后再分批施打。施打时先将屏风墙两端的钢板桩打至设计标高或一定深度，成为定位板桩，然后在中间按顺序分l/3、1/2板桩高度呈阶梯状打入。屏风式打入法的优点是：可以减少倾斜误差积累，防止过大的倾斜，而且易于实现封闭合拢，能保证板桩墙的施工质量。其缺点是：插桩的自立高度较大，要注意插桩的稳定和施工安全。

(3)钢板桩的打设。

打桩时，开始打设的第一、二块钢板桩的打入位置和方向要确保精度，它可以起样板导向作用，一般每打入1m应测量—次。钢板桩的转角和封闭合拢施工可采用异形板桩、连接件法、骑缝搭接法和轴线调整法等。为确保安全施工，要注意观察和保护作业范围内的重要管线、高压电缆等。

(4)钢板桩拔除。

在进行基坑回填土时，要拔除钢板桩，以便修整后重复使用。拔除前要研究钢板桩拔除顺序、拔除时间及桩孔处理方法。钢板桩的拔出，针对克服板桩的阻力，根据所用拔桩机械，拔桩方法有静力拔桩、振动拔桩和冲击拔桩。拔除作业时，要注意观察和保护作业范围内的重要管线、高压电缆等。

1、冲击打桩机械：有自由落锤，蒸汽锤、空气锤、液压锤、柴油锤等。

2、振动打桩机械：这类机械既可用于打桩还可用于拔桩，常用的是振动打拔桩锤。

3、振动冲击打桩机械：这种机械是在振动打桩机的机体与夹具间设置冲击机构，在激振机产生上下振动的同时，产生冲击力，使施工效率大大提高。

4、静力压桩机械：靠静力将板桩压入土中。