国内外钢铁企业热轧钢板桩的应用与发展.doc

国内外钢铁企业热轧钢板桩的应用与发展时间：2011.11.11 13:26:17在基础结构施工领域，钢板桩自早期欧洲的开创性应用至今已有百余年历史。作为一种现代基础与地下工程领域的重要施工材料，钢板桩可满足传统水利工程、土木工程、道路交通工程、环境污染整治以及突发性灾害控制等众多工程领域的施工需求。 　　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。冷弯钢板桩采用较薄的板材（常用厚度为8～14mm），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。　　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，热轧钢板桩一直是工程应用的主导产品。Z型、直线型钢板桩等产品主要出自欧洲国家，其轧制生产及施工工艺较复杂，价格昂贵且供货周期长，主要流行于欧美，亚洲地区较少使用。在亚洲地区，日韩等国主要生产U型钢板桩品种，工程应用也以此居多。U型钢板桩结构形式对称，生产工艺难度相对较小，施工方便，可在工厂预先装配成，是可大大提高沉桩功效的“组合桩”，极便拉杆及配件的安装，U型钢板桩构成的墙体外侧部分最厚，整体耐腐蚀性能良好。　　自上世纪初欧洲开始生产热轧U型钢板桩以来，即在欧洲、北美、日本等地区迅速推广开来。目前国外热轧U型钢板桩在岸壁、防波堤、护岸、船坞、码头、人工岛、水/船闸、地下隧道、路堤、挡土墙、防渗墙、地基加固等永久性工程及围堰、基坑围护等临时性工程中已得到了广泛应用。我国前些年热轧钢板桩生产与应用均属空白，近来随着国民经济建设的高速发展，热轧U型钢板桩已开始得到关注，已逐渐在堤防加固、截流围堰、构筑船坞码头及挡水墙等水利工程以及构建挡土墙、山体护坡、筑造基坑支护等基础工程中得到应用。　　1、国外应用概况　　钢板桩的前身是由木材或者铸铁等材料制作的板桩，接着出现了以钢板材料简单加工的钢板桩。20世纪初，随着轧钢生产技术的发展，人们意识到以轧制工艺生产钢板桩成本低、质量稳定而综合性能好，且可反复使用，就此理念的探索中，诞生了世界上第一根热轧钢板桩。至上世纪60年代，西方经济发达国家已普遍采用热轧钢板桩，其应用领域广泛、市场发展迅速。　　在亚洲，日本最先使用钢板桩。1903年日本首次进口钢板桩，1931年八幡制铁公司开始生产钢板桩，1960年代，出现了500mm宽钢板桩，1997年开发了600mm宽钢板桩，2005年新日铁开发出世界上最宽的900mm新型宽幅钢板桩。经近80年的发展，日本在钢板桩产品研发、设计研究、施工工法以及桩工设备制造等方面均达到了世界先进水平。　　目前，全球钢板桩年消费量近300万t，其中欧洲约50～60万t，北美也达50万t以上。在亚洲地区，日本年消费量50～60万t、韩国约20万t、东南亚近20万t（其中新加坡年消费量10万t），而中国香港、中国台湾等地的消费量也逾5万t。见表1。　　表1：全球钢板桩年消费量情况　　单位：万t　 地区　　年消费量　　欧洲　　50～60　　北美　　＞50　　亚洲　　其中：日本　　50～60　　韩国　　20　　东南亚　　20　　其中：新加坡　　10　　中国香港、中国台湾等地　　＞5　　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t/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，台湾、新加坡与韩国的钢板桩租赁与打桩业也十分发达。　　2、国内应用现状　　上世纪50年代末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，马钢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t，成功应用于嫩江大桥围堰、靖江新世纪造船厂30万t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，