鋼板樁

鋼板樁是一種邊緣帶有聯動裝置，且這種聯動裝置可以自由組合以便形成一種連續緊密的擋土或者擋水牆的鋼結構體。

基本介紹

• 中文名：鋼板樁
• 外文名：Steel Sheet Pile 或 Steel Sheet Piling
• 作用：是最常用的一種板樁圍堰
• 優點：強度高，容易打入堅硬土層
• 式樣：有拉爾森式，拉克萬納式

定義

鋼板樁是帶有鎖口的一種型鋼，其截面有直板形、槽形及Z形等，有各種大小尺寸及聯鎖形式。常見的有拉爾森式，拉克萬納式等。其優點為：強度高，容易打入堅硬土層；可在深水中施工，必要時加斜支撐成為一個圍籠。防水性能好；能按需要組成各種外形的圍堰，並可多次重複使用，因此，它的用途廣泛。

分類

鋼板樁產品按生產工藝劃分有冷彎薄壁鋼板樁和熱軋鋼板樁兩種類型。

（1）冷彎鋼板樁有非咬口型冷彎鋼板樁樁（也稱為溝道板）和咬口型冷彎鋼板樁（分為L型、S型、U型、Z型）兩種。生產工藝：採用較薄的板材（常用厚度8mm～14mm）在冷彎機組內連續滾壓成形。 優點：生產線投資少，生產成本較低，產品定尺控制靈活。劣勢：樁體各部位厚度相同，截面尺寸無法最佳化導致用鋼量增加，鎖口部位形狀難控制，聯接處卡扣不嚴、無法止水，樁體使用過程中易產生撕裂。

（2）熱軋鋼板樁世界上熱軋鋼板樁主要有U型、Z型、AS型、H型等幾個大類數十個規格。目前，Z型和AS型鋼板樁的生產、加工及安裝工藝較為複雜，主要在歐美套用較多；國內主要為U型鋼板樁。生產工藝：由型鋼軋機通過高溫軋製成形。 優點：尺寸規範、性能優越、截面合理、質量高、鎖口咬合具備嚴密的隔水性。 劣勢：技術難度較大、生產成本較高、規格系列不靈活。

在工程建設中，冷彎鋼板樁套用範圍較狹窄，大都作為套用的材料補充，熱軋鋼板樁一直是工程套用的主導產品。基於鋼板樁在施工作業中的諸多優點，國家質量監督檢驗檢疫總局、國家標準化管理委員會於2007年5月14日發布了《熱軋U型鋼板樁》國家標準，並於2007年12月1日正式實施。 20世紀末，馬鋼有限公司憑藉自國外引進萬能軋機生產線的工藝裝備條件，生產了幅寬為400mm的U型鋼板樁5000餘噸，並成功套用於嫩江大橋圍堰、靖江新世紀造船廠30萬噸船塢及孟加拉防洪工程等項目。但由於試生產期間生產效率低、經濟效益差、國內需求少及技術經驗不足等原因，未能持續生產。據統計，目前我國的鋼板樁年消耗量保持在3萬噸左右，僅占全球的1%%，而且僅限於一些港口、碼頭、船廠建設等永久性工程和建橋圍堰、基坑支護等臨時性工程。

冷彎鋼板樁是在由冷彎機組連續滾壓成形，且側面鎖口可連續性搭接以形成一種板樁牆的鋼結構體。 冷彎鋼板樁採用較薄的板材（常用厚度為8mm～14mm），以冷彎成型機組加工而成。其生產成本較低而價格便宜，定尺控制也更靈活。但因加工方式簡陋，樁體各部位厚度相同，截面尺寸無法最佳化導致用鋼量增加；鎖口部位形狀難控制，聯接處卡扣不嚴、無法止水；受冷彎加工設備能力制約，只能生產鋼種強度級別低、厚度較單薄的產品；且冷彎加工過程中產生的應力較大，樁體使用中易產生撕裂，套用具有較大的局限性。在工程建設中，冷彎鋼板樁套用範圍較狹窄，大都只是作為套用的材料補充。 冷彎鋼板樁特點：可根據工程實際情況，選取最經濟、合理的截面，實現工程設計上的最最佳化，比同性能熱軋鋼板樁節省材料10-15%，極大的降低了施工成本。

現在由於生產條件以及規模的限制，熱軋鋼板樁在國內沒有生產線，我國所用的熱軋鋼板樁均來自國外。

常見的熱軋鋼板樁生產廠家有韓國現代鋼廠、日本新日鐵鋼廠、日本住友鋼廠、日本JFE鋼廠，以及歐美的部分廠家。

形狀類別

U型鋼板樁

　基本介紹

1、WR 系列鋼板樁的斷面結構設計合理，成形工藝技術先進，使得鋼板樁產品的截面模數與重量的比率不斷提高，使其在套用中能夠獲得好的經濟效益，拓寬了冷彎鋼板樁的套用領域。

2、WRU型鋼板樁規格型號豐富。

3、根據歐標設計生產，結構形式對稱有利於重複使用，在重複使用上與熱軋等同，並具有一定的轉角幅度，便於糾正施工偏差；

4、高強鋼的使用以及生產設備的先進，使得冷彎鋼板樁的性能得到保障；

5、可根據客戶要求特別訂製長度，為施工帶來了椎大的方便，同時也降低了成本。

6、由於生產便捷，與組合樁配套使用時候可在出廠前預先訂製。

7、生產設計及生產周期短，鋼板樁性能可根據客戶要求而定。

U型系列冷彎鋼板樁圖例

優點： 　

1) U型鋼板樁規格型號豐富。

2) 根據歐標設計生產，結構形式對稱，有利於重複使用，在重複使用上與熱軋等同。

3) 可根據客戶要求特別訂製長度，為施工帶來了椎大的方便，同時也降低了成本。

4) 由於生產便捷，與組合樁配套使用時候可在出廠前預先訂製。

5) 生產設計及生產周期短，鋼板樁性能可根據客戶要求而定。

u型鋼板樁常見規格表

型號	寬度	高度	厚度	斷面積	每樁單重	每米牆身	慣性矩	截面模數
Type	Width	Height	Thickness	Sectional area	Weight per pile	Weight per wall	Moment of Inertia	Modulus of section
	mm	mm	mm	Cm2/m	Kg/m	Kg/ m2	Cm4/m	Cm3/m
WRU7	750	320	5	71.3	42.0	56.0	10725	670
WRU8	750	320	6	86.7	51.0	68.1	13169	823
WRU9	750	320	7	101.4	59.7	79.6	15251	953
WRU10-450	450	360	8	148.6	52.5	116.7	18268	1015
WRU11-450	450	360	9	165.9	58.6	130.2	20375	1132
WRU12-450	450	360	10	182.9	64.7	143.8	22444	1247
WRU11-575	575	360	8	133.8	60.4	105.1	19685	1094
WRU12-575	575	360	9	149.5	67.5	117.4	21973	1221
WRU13-575	575	360	10	165.0	74.5	129.5	24224	1346
WRU11-600	600	360	8	131.4	61.9	103.2	19897	1105
WRU12-600	600	360	9	147.3	69.5	115.8	22213	1234
WRU13-600	600	360	10	162.4	76.5	127.5	24491	1361
WRU18- 600	600	350	12	220.3	103.8	172.9	32797	1874
WRU20- 600	600	350	13	238.5	112.3	187.2	35224	2013
WRU16	650	480	8.	138.5	71.3	109.6	39864	1661
WRU 18	650	480	9	156.1	79.5	122.3	44521	1855
WRU20	650	540	8	153.7	78.1	120.2	56002	2074
WRU23	650	540	9	169.4	87.3	133.0	61084	2318
WRU26	650	540	10	187.4	96.2	146.9	69093	2559
WRU30-700	700	558	11	217.1	119.3	170.5	83139	2980
WRU32-700	700	560	12	236.2	129.8	185.4	90880	3246
WRU35-700	700	562	13	255.1	140.2	200.3	98652	3511
WRU36-700	700	558	14	284.3	156.2	223.2	102145	3661
WRU39-700	700	560	15	303.8	166.9	238.5	109655	3916
WRU41-700	700	562	16	323.1	177.6	253.7	117194	4170
WRU 32	750	598	11	215.9	127.1	169.5	97362	3265
WRU 35	750	600	12	234.9	138.3	184.4	106416	3547
WRU 38	750	602	13	253.7	149.4	199.2	115505	3837
WRU 40	750	598	14	282.2	166.1	221.5	119918	4011
WRU 43	750	600	15	301.5	177.5	236.7	128724	4291
WRU 45	750	602	16	320.8	188.9	251.8	137561	4570

Z型鋼板樁

鎖口對稱分布於中性軸兩側，且腹板是連續的，這極大地提高了截面模量和抗彎剛度，保證截面力學特性能夠充分發揮。因其獨特的截面形狀和可靠的拉森（Larssen）鎖口。

Z型鋼板樁優點：

1.設計靈活，有比較高的截面模數和質量比；

2.更高的慣性矩，從而增大了板樁牆的剛度，減小了位移變形；

3. 寬度大，有效節省了吊裝和打樁的時間；

4.截面寬度增加，減少了板樁牆的縮口數量，直接提高了其止水性能;

5.在腐蝕嚴重部位進行了加厚處理，耐腐蝕性能更加優異。

z型鋼板樁

Z型鋼板樁常見規格表

型號	寬度	高度	厚度	斷面積	每樁單重	每米牆身	慣性矩	截面模數
	mm	mm	mm	Cm2/m	Kg/m	Kg/ m2	Cm4/m	Cm3/m
WRZ16-635	635	379	7	123.4	61.5	96.9	30502	1610
WRZ18-635	635	380	8	140.6	70.1	110.3	34717	1827
WRZ28-635	635	419	11	209.0	104.2	164.1	28785	2805
WRZ30-635	635	420	12	227.3	113.3	178.4	63889	3042
WRZ32-635	635	421	13	245.4	122.3	192.7	68954	3276
WRZ12-650	650	319	7	113.2	57.8	88.9	19603	1229
WRZ14-650	650	320	8	128.9	65.8	101.2	22312	1395
WRZ34-675	675	490	12	224.4	118.9	176.1	84657	3455
WRZ37-675	675	491	13	242.3	128.4	190.2	91327	3720
WRZ38-675	675	491.5	13.5	251.3	133.1	197.2	94699	3853
WRZ18-685	685	401	9	144	77.4	113	37335	1862
WRZ20-685	685	402	10	159.4	85.7	125.2	41304	2055

L型鋼板樁

L型主要套用與堤岸，堤壩牆，挖渠和開溝的支撐。

斷面輕，樁牆占用空間小，鎖扣在相同的方向，施工方便。適用於市政工程開挖施工。

L鋼板樁圖示

L型鋼板樁常見規格表

型號	寬度	高度	厚度	每樁單重	每米牆身	斷面積	截面模數
	mm	mm	mm	Kg/m	Kg/ m2	Cm4/m	Cm3/m
WRL1.5	700	100	3.0	21.4	30.6	724	145
WRL2	700	150	3.0	22.9	32.7	1674	223
WRl3	700	150	4.5	35.0	50.0	2469	329
WRL4	700	180	5.0	40.4	57.7	3979	442
WRL5	700	180	6.5	52.7	75.3	5094	566
WRL6	700	180	7.0	57.1	81.6	5458	606

s型鋼板樁

常見規格表

型號	寬度	高度	厚度	每樁單重	每米牆身	斷面積	截面模數
	mm	mm	mm	Kg/m	Kg/ m2	Cm4/m	Cm3/m
WRS4	600	260	3.5	31.2	41.7	5528	425
WRS5	600	260	4.0	36.6	48.8	6703	516
WRS6	700	260	5.0	45.3	57.7	7899	608
WRS8	700	320	5.5	53.0	70.7	12987	812
WRS9	700	320	6.5	62.6	83.4	15225	952

直線型鋼板樁

直線型鋼板樁的又一種形式，由於其高度底，接近於直線，所以對於開挖一些溝渠，特別是在兩個建築物中間空間不大，而又必須開挖的時候，比較適用。

直線型鋼板樁

直線型鋼板樁優勢：

第一，他可以形成一道穩固的鋼板樁牆，從而保證向下順利開挖，而不受兩側踏方，地下水的影響.

第二，還有助於穩定地基，從而保障的兩側建築物的穩定

直線型鋼板樁常見規格表

型號	寬mm	高 mm	厚mm	截面積cm2/m	重量		慣性矩cm4/m	截面模數cm3/m
					每樁單重kg/m	每米牆身kg/m2
WRX 600-10	600	60	10.0	144.8	68.2	113.6	396	132
WRX 600-11	600	61	11.0	158.5	74.7	124.4	435	143
WRX 600-12	600	62	12.0	172.1	81.1	135.1	474	153

冷彎鋼板

簡介

對鋼帶進行連續冷彎變形，形成截面為Z形、U形或其它形狀，可通過鎖口互相連線的建築基礎用板材。

以輥壓冷彎成型方法生產的鋼板樁是土木工程中套用冷彎型鋼的主要產品一種，將鋼板樁用打樁機打（壓）入地基，使其互相連結成鋼板樁牆，用來擋土和擋水。常用斷面型式有：U形、Z形及直腹板式。鋼板樁適用於柔軟地基及地下水位較高的深基坑支護，施工簡便，其優點是止水性能好，可以重複使用。 鋼板樁的交貨狀態冷彎鋼板樁交貨長度為6m、9m、12m、15m，也可根據用戶的要求，定尺加工，最大長度為24m。（如用戶有特殊長度要求，可在訂貨時提出）冷彎鋼板樁以實際重量交貨，也可以按理論重量交貨。鋼板樁的套用 冷彎鋼板樁產品在土木工程套用中具有施工方便，進度快，不需要龐大施工設備，有利於抗震設計等特點，並可根據工程的具體情況，改變冷彎鋼板樁的斷面形狀和長度，使結構設計更加經濟合理。此外，經過對於冷彎鋼板樁產品斷面的最佳化設計，使其產品的質量係數得到了明顯的提高，減少每米樁牆寬度的重量，降低工程成本費用。

化學成分及力學性能

牌號	化學成分				力學性能
	C	Si	Mn	P	S	屈服強度; Mpa	抗拉強度; Mpa	延伸率	衝擊功
Q345B	≤0.20	≤0.50	≤1.5	≤0.025	≤0.020	≥345	470-630	≥21	≥34
Q235B	0.12-0.2	≤0.30	0.3-0.7	≤0.045	≤0.045	≥235	375-500	≥26	≥27

熱軋鋼板

熱軋鋼板樁，顧名思義，就是通過焊接用熱壓延生產出來的鋼板樁。由於工藝先進，其鎖口咬合擁有嚴密的隔水性。

參數舉例

1. 熱軋鋼板樁截面特性表

類型	截面尺寸			單根參數				每米牆面參數
	寬	高	厚度	截面積	理論重量	慣性矩	截面; 模數	截面積	理論重量	慣性矩	截面; 模數
mm	mm	mm	c㎡	cm2	Kg/m	Cm3/m	c㎡/m	cm2/m	Kg/㎡	cm4	cm3/m
SKSP-Ⅱ	400	100	10.5	61.18	48.0	1240	152	153.0	120	8740	874
SKSP-Ⅲ	400	125	13.0	76.42	60.0	2220	223	191.0	150	16800	1340
SKSP-Ⅳ	400	170	15.5	96.99	76.1	4670	362	242.5	190	38600	2270

2.熱軋鋼板樁的鋼號、化學成分及機械性能參數表

標註號	型號	化學成分						力學分析
		C	Si	Mn	P	S	N	屈服點; N/m㎡	拉伸強度; N/m㎡	延伸率
JIS; A5523	SYW295	0.18; max	0.55; max	1.5; max	0.04; max	0.04; max	0.006; max	>295	>490	>17
SYW390	0.18; max	0.55; max	1.5; max	0.04; max	0.04; max	0.006; max	0.44; max	>540	>15	-
JIS; A5528	SY295	-	-	-	0.04; max	0.04; max	-	>295	>490	>17
SY390	-	-	-	0.04; max	0.04; max	-	-	>540		>15

特點

套用特點：

1. 處理並解決挖掘過程中出現的一系列問題；
   
2. 施工簡單，工期縮短；
   
3. 對於建設任務而言，能降低對空間的要求；
   
4. 使用鋼板樁能提供必要的安全性而且（救災搶險的）時效性較強；
   
5. 使用鋼板樁可以不受天氣條件的制約；在使用鋼板樁的過程中，能簡化檢查材料或系統性能的複雜程式保證其適應性，互換性良好，並且可以重複使用。
   
6. 可以回收重複利用，節約資金。
   

水力工程——港口 運輸路線的建築物——公路和鐵路

1. 碼頭牆，維護牆，擋土牆；
   
2. 船塢、船廠的建造 ，隔離噪音牆；
   
3. 護墩樁，（碼頭）繫船柱 ，橋基；
   
4. 雷達測距器，斜坡，坡路；
   
5. 下沉的鐵路，地下水的保留；
   
6. 隧道。
   

水路民用工程：

1. 水路的維護；
   
2. 護牆；
   
3. 鞏固路基、堤岸；
   
4. 停泊設備；防止沖刷。
   

水利工程建築物污染的控制—被污染的地方，圍欄填方：

1. （河流的）船閘，水閘：豎直的密封的圍籬；
   
2. 堰，堤壩：為置換土壤而挖掘；
   
3. 橋基：水槽圍場；
   
4. （公路、鐵路等的）涵洞；頂端的斜坡的保護地下電纜道；
   
5. 安全門；
   
6. 防洪堤：噪音的降低；
   
7. 橋柱，碼頭：隔離噪音牆；入口和出口。
   

優點：

1. 承載力強，自身結構輕，鋼板樁構成的連續牆體具有很高的強度與剛性。
   
2. 水密性好，鋼板樁連線處鎖口結合緊密，可自然防滲。
   
3. 施工簡便，能適應不同的地質情況和土質，可減少基坑開挖土方量，作業占用場地較小。
   
4. 耐久性好，視使用環境的差異，壽命可長達50年。
   
5. 施工環保，取土量和混凝土用量大幅減少，可有效保護土地資源。
   
6. 作業高效，極適於快速實施防洪、塌陷、流沙、地震等救災搶險與預防。
   
7. 材料可回收反覆使用，在臨時性工程中，可重複使用20～30次。
   
8. 與其它單體構造物相比，牆體較輕且具有較大的適應變形能力，適於各類地質災害的預防處理。
   

套用

功能、外觀、實用價值是當今人們選擇建築材料的時候所採用的標準。鋼板樁正符合上述三點：其製造組件的要素提供了簡單而又實用的結構，滿足結構上安全和環境保護方面的所有要求，並且套用鋼板樁完成的建築物具有很大的吸引力。

鋼板樁的套用貫穿並延伸到整個建築工業，從傳統的水利工程和民用工藝的使用以及通過鐵路和電車軌道的套用一直到環境污染的控制方面的套用之中。

鋼板樁的實用價值在很多新產品的革新製作中得到了體現，例如：一些特殊的焊接而成的建築物；通過液壓振動打樁機而做成的金屬板；密封結合的水閘以及工廠塗料的處理。 很多因素確保了鋼板樁保持了一個最有用的製造組件要素，即：它不僅有利於鋼的質量的卓越性，而且還有利於對鋼板樁市場的調查研究及其發展；有利於產品特性的最佳化設計以更好的滿足用戶的需求。

專門的封固加印工藝的發展就是這方面的一個很好的例子。比如HOESCH專利系統，它的出現開創了鋼板樁在控制污染方面重要的新的領域。

自從1986年的HOESCH 鋼板樁被用作垂直密封的擋土牆以保護被污染的土地以來，發現鋼板樁符合所有防止漏水與污染的要求。鋼板樁用作擋土牆的優勢也逐漸被廣泛地套用於其它領域之中。

• 以下是一些較常見的鋼板樁套用較為有效的岩土工程和套用環境：
  

* 圍堰

* 河道分洪及控制

* 水處理系統圍欄

* 防洪

* 圍牆

* 防護堤

* 海岸護堤

* 隧道切口及隧道掩體

* 防波堤

* 堰牆

* 坡邊固定

* 擋板牆

• 使用鋼板樁圍欄的優點：
  

* 不需開挖,最大限制的減少廢物處置的問題

* 如需要，鋼板樁使用後可以拔除

* 不受地形及深度地下水影響

* 不規則的開挖可以使用

* 可在船上施工,不需另安排場地

施工流程

準備

（1）施工準備工作：樁在打入前應將樁尖處的凹槽口封閉，避免泥土擠入，鎖口應塗以黃油或其它油脂。對於年久失修，鎖口變形，鏽蝕嚴重的鋼板樁，應進行整修矯正，彎曲變形的樁，可用油壓千斤頂頂壓或火烘等方法進行矯正。

（2）打樁流水段的劃分。

（3）在打樁過程中。為保證鋼板樁的垂直度。用兩台經緯儀在兩個方向加以控制。

（4）開始打設的一、二塊鋼板樁的位置和方向應確保精確，以便起到導向樣板作用，故每打入1m應測量一次，打至預定深度後立即用鋼筋或鋼板與圍檁支架電焊作臨時固定。

打設

(1)打入方式選擇。

單獨打入法，是從板牆的一角開始，逐塊(或兩塊為一組)打設，直至工程結束。其優點是施工簡便、迅速、不需要其他輔助支架。其缺點是：易使板樁向一側傾斜，且誤差積累後不易糾正。因此，單獨打入法只適用於板樁牆要求不高且板樁長度較小(如小於10 m)的情況。

(2)屏風式打入法，是將10-20根鋼板樁成排插入導架內，呈屏風狀，然後再分批施打。施打時先將屏風牆兩端的鋼板樁打至設計標高或一定深度，成為定位板樁，然後在中間按順序分l/3、1/2板樁高度呈階梯狀打入。屏風式打入法的優點是：可以減少傾斜誤差積累，防止過大的傾斜，而且易於實現封閉合攏，能保證板樁牆的施工質量。其缺點是：插樁的自立高度較大，要注意插樁的穩定和施工安全。

(3)鋼板樁的打設。

打樁時，開始打設的第一、二塊鋼板樁的打入位置和方向要確保精度，它可以起樣板導向作用，一般每打入1m應測量—次。鋼板樁的轉角和封閉合攏施工可採用異形板樁、連線件法、騎縫搭接法和軸線調整法等。為確保全全施工，要注意觀察和保護作業範圍內的重要管線、高壓電纜等。

(4)鋼板樁拔除。

在進行基坑回填土時，要拔除鋼板樁，以便修整後重複使用。拔除前要研究鋼板樁拔除順序、拔除時間及樁孔處理方法。鋼板樁的拔出，針對克服板樁的阻力，根據所用拔樁機械，拔樁方法有靜力拔樁、振動拔樁和衝擊拔樁。拔除作業時，要注意觀察和保護作業範圍內的重要管線、高壓電纜等。

設備

1、衝擊打樁機械：有自由落錘，蒸汽錘、空氣錘、液壓錘、柴油錘等。

2、振動打樁機械：這類機械既可用於打樁還可用於拔樁，常用的是振動打拔樁錘。

3、振動衝擊打樁機械：這種機械是在振動打樁機的機體與夾具間設定衝擊機構，在激振機產生上下振動的同時，產生衝擊力，使施工效率大大提高。

4、靜力壓樁機械：靠靜力將板樁壓入土中。