钢板桩介绍(0709)可编辑

2/5/2024Confidential0钢板桩应用介绍OrientalSheetPiling//7.10.08内容钢板桩简介和应用历史钢板桩主要产品分类及性能钢板桩的应用领域钢板桩设计方法钢板桩选型及应考虑的因素钢板桩的生产厂家及中国代理商钢板桩在中国应用实例非常容易吊装,运输和安装.滨水建筑物,地下室/地下停车库,基坑/管沟,桥梁围堰,挡土墙,电站,泵站等优化设计方案，使得结构承受水平和竖向荷载，使得工程造价降低钢板桩就是通过锁口连接形成一道竖直的墙体以维持土压力、水压力，或者同时承担两者的共同作用。对于不同的现场情况提供最大的抗弯能力和灵活的工程方案钢板桩简介

钢板桩的前身是使用木材或者铸铁之类的板桩，直到20世纪初人们才认识到使用钢材不但可以提高桩的力学参数同时可以重复使用，所以使用钢板制作的钢板桩才在欧洲开始生产，第一个使用钢板桩的工程是美国于1908年开始建设的BlackRockHarbor，使用了直线型钢板桩6600吨。

1911年，卢森堡的阿尔贝德工厂（属于安塞乐米塔尔集团）轧制出世界上第1片U型钢板桩，1933年首次轧制出Z型钢板桩。1990年Z型钢板桩被改良，增加了更易沉桩的拉森锁口。AZ系列钢板桩最根本的力学特性在于其腹板的连续性和锁口对称分布在中性轴两侧特定的位置，使它的静力学特性得到保证。目前，钢板桩在日本和欧洲应用非常广泛。国外钢板桩应用历史钢板桩生产历史钢板桩应用历史钢板桩应用历史～1950年我国首次在桥梁围堰中施工中应用钢板桩(U型,苏联引进)；～1990年，我国首次在船坞建设中使用Z型钢板桩作为坞体的永久结构；近年来,钢板桩的优点逐渐得到工程人员认可和熟悉,使用量逐年增加。中国据统计，在过去20年内，我国共进口热轧钢板桩约23万吨；其中以卢森堡的AZ型、AU型、PU型、直线型及组合型钢板桩和日韩拉森II、III、IV、V号和SMJ等钢板桩为主。我们公司从1988年至今，已经向国内用户供应了超过16万吨的各种钢板桩，其中约13.7万吨用于永久性建筑中（例如造船厂、码头、挡水墙、船闸、船台滑道、泵闸等），其余的多用于工程项目的临时工程（例如施工临时围堰、隧道和基坑支护等）。

热轧钢板桩在中国的应用统计序号应用的领域使用的总量（吨）百分比（%）1造船厂6973243.52码头5738835.83围堰120007.54挡水墙75654.75船闸15060.96船台滑道13000.87泵闸8960.68其他临时工程100006.2合计160387钢板桩应用历史钢板桩主要产品分类及性能热轧：热轧形式将H型梁坯通过复杂的轧制过程制作。冷弯：通过轧辊将钢板完成所需要的截面形状。生产工艺热轧冷弯形状UZ直线型组合型UZ组合型形状分类Omega型Omega型U型Z型直线型Omega型钢板桩主要产品分类及性能钢板桩主要产品分类及性能组合型钢板桩锯齿墙格形钢板桩箱形桩主桩辅桩连接键HZ结合墙系统宽进深、厚翼缘，良好的静力学性能；结构形式对称，非常方便重复利用；可以在工厂预先装配成“组桩”，大大提高沉桩功效；非常方便拉杆及其配件的安装，甚至在水下也不例外；最厚的部分位于墙体的最外侧（热轧），使之具有良好的耐腐蚀性能U型板桩特点U型板桩钢板桩主要产品分类及性能腹板连续、锁扣对称分布在中和轴两侧，提高了截面模量；单位重量的板桩有着最有效的截面模量；很好的性价比，惯性矩更大、较小的结构变形量和高强钢的选用，使得其成为一种最经济的结构方案；截面宽度的增大提高了沉桩的功效，节约了施工时间在腐蚀严重部位进行了加厚处理（热轧），耐腐蚀性能更加优异Z型钢板桩特点Z型钢板桩钢板桩主要产品分类及性能可以设计形成圆筒形的封闭式结构，使之能充分发挥其锁口抗拉强度高的特性，在码头结构中应用广泛；内部可填土，结构通过封闭的钢结构和内部填土保证结构的稳定性；直线型钢板桩适用于岩层接近地面的深基坑、或者锚具安装比较困难的工程，一般根据工程地质属性设计成圆形单元、格型或者其它特殊需要的形状；钢板桩的水平力必须小于锁口的抵抗力限制直线型钢板桩特点直线型钢板桩钢板桩主要产品分类及性能组合型钢板桩之一--直线型板桩组合常见组合：Circularcell(圆柱形单元）和Diaphragmcell(格形钢板桩)。Circularsell(圆柱形单元）wall:钢板桩主要产品分类及性能Diaphragmcell(格形钢板桩):组合型钢板桩--直线型板桩组合设计方法：(JTJ293-98)格形钢板桩码头设计与施工规程钢板桩主要产品分类及性能利用Z型钢板桩组合形成箱形钢板桩单元，极大地提高抗弯能力，可以应用于更深大的基坑开挖工程或船坞船闸等永久构筑物中。为了更好的控制工程造价，可用相适应的钢板形成“U”板构件代替图中的“

aa”部分，避免因锁切割的浪费。这种做法在国内已多次应用成功。由箱形单元可设计不同的组合结构形式，如下：组合型钢板桩之二—箱形钢板桩系列AZ箱形单元AZ箱形钢板桩组合钢板桩主要产品分类及性能组合型钢板桩之三—U-Box系列组合单元形式A2片单元B3片单元C4片单元使用不同形式的结合的道工程需要的最接近的截面模量和最小的单位用钢量，使得工程造价最优钢板桩主要产品分类及性能4.JaggedWallZ型锯齿墙组合型钢板桩之四—锯齿墙系列U型锯齿墙钢板桩主要产品规格及性能

仅仅用于特殊的工程特殊的填充材料:密封膏

减少墙体宽度,可靠的厚度,需要的打桩力较小HZ/AZ特点HZ/AZ这种组合桩设计合理，而且考虑了主/辅桩的结合。可以组合形成很大的抗弯能力，并且断面利用率还比较大，具有很好的经济效益。适应于各类大型工程，比如深水码头，大型港口等，在世界各地已有多起成功案例。HZ/AZ组合类型钢板桩主要产品分类及性能组合型钢板桩之五—HZ/AZSystem系列HZ/AZ组成主桩：H桩作为主桩，为主要的受力构件。在支挡结构中，其主要承受侧向的土压力和水压力；在承重结构中，其主要作用是把上部结构的荷载传递到地基上。AZ辅桩：AZDoublePile作为辅桩。主要作用是连接主桩使之形成连续的板桩墙，并且将土压力或者其他荷载传递给主桩。辅桩可以比主桩短，根据设计，一般可以做到80％的长度，有的经过检算，也可以做到60％。常用AZ18。连接键：连接主桩，辅桩的特殊的连接键，如RDUZ16/18,RH16/18等。钢板桩主要产品规格及性能组合型钢板桩之六—管桩结合墙系列利用钢管桩的良好截面性能承受荷载（土压力，水压力，或者承受水土压力）；辅桩主要为，填充密闭和传力构件；墙体的截面模量可以达到35000cm3/m以上钢板桩主要产品规格及性能滨水建筑物码头停泊地防浪堤船台水泵房发电站

(火电厂,天然气电厂)管道的出入口涡轮房沉淀池/沉淀盆曝气塘水处理厂锅炉房泵站冷凝塔3) 地下建筑临时工程永久工程4) 运河河道整治/修复防洪渠疏浚桥梁工程桥台桥墩市政工程总排水管管沟开挖钢板桩应用领域滨水建筑物的挡土墙类型:泊船区码头防浪堤滑道钢板桩应用领域–滨水建筑物澄清池钢板桩应用领域–滨水建筑物滑道

钢板桩应用领域–滨水建筑物设计考虑:考虑墙顶的附加土荷载：例如护坡.考虑滚轮等荷载：例如250+250吨

(结构

+船只).水密性陆地内滑道围堰使用临时性支撑海中滑道围堰使用临时性支撑码头钢板桩应用领域–滨水建筑物设计考虑:海港

/终端站

/港口

–挡土墙高度10m–15m防波提

/私人码头–挡土墙高度<10m附加的浪荷载.考虑挡土墙和地面连接成一体，钢板桩承受部分竖向荷载考虑水力填充操作对挡土墙体产生的附加荷载(30kN/m

的偶然荷载).突体码头钢板桩应用领域–滨水建筑物钢板桩结构使用的典型位置:管线出入口涡轮房沉淀池/沉淀盆曝气塘水处理区域泵站

/储油罐电力设备区域钢板桩应用领域–发电厂叶轮间发电站设计实例涡轮房钢板桩应用领域–火力发电厂海水出水口海水进水口沉淀池沉淀盆发电站设计实例钢板桩应用领域–火力发电厂水处理厂曝气塘泵站泵站发电站设计实例钢板桩应用领域–火力发电厂燃气涡轮房电器设备区进水口出水口水处理区存储区发电站设计实例钢板桩应用领域–天然气发电厂钢板桩应用领域–桥梁工程钢板桩应用领域–围堰设计考虑(尤其是双排围堰):船坞、河道等临时工程

高度可以达到15~20米(干船坞)附加荷载：波浪力，潮水.通常,在两侧设置护坡道用来减少弯矩和钢板桩的变形一般在最低海平面以上设置一道拉杆.施工的程序对于围堰的应力应变影响很大.停车场

&电梯井钢板桩应用领域–地下建筑住房汽车库钢板桩应用领域–地下建筑地下室停车库钢板桩应用领域–地下建筑泵站钢板桩应用领域–基坑围护河流整治钢板桩应用领域–运河设计考虑的因素非–近破波结构体系上的波浪破碎破后波运河中的浪涌和消退钢板桩应用领域–防洪墙Sg

Kuyuh河河道修复,马来西亚设计考虑的因素整体稳定基础的附加荷载防渗要求钢板桩应用领域–雨季排水/河流修复钢板桩应用领域–疏浚&河道整治总排水管钢板桩应用领域–市政工程弯矩Mt=m*sa

设计考虑的因素土的类型

挡土墙高度植入深度超载/荷载水位附加的抗力–锚索力/支撑力允许的变形钢板桩计算简图和设计考虑的因素计算简图钢板桩计算方法弹性地基梁理论最大变形最大变形d=5WL4

384E(I,cm4/m)梁承受的均布荷载W–荷载L–计算长度E–钢的弹性模量I–每延米的惯性矩钢板桩计算方法挡土墙承受土压力主动土压力被动土压力向外运动的趋势HaHpPaPp=土的容重C=土的粘聚力主动土压力(干扰力)被动土压力(抗力)侧向土压力的一般理论钢板桩计算方法Mmax弯矩锚索力最大设计弯矩

=挡土墙所能承受的最大弯矩按照BS5950规定,截面能承受的弯矩=Py*(Z,cm3/m)FOSZ=桩的截面模量Py=板桩的钢牌号根据BS5950钢结构设计得出钢板桩截面的承载能力钢板桩计算方法钢板桩设计软件国内设计软件1.理正深基坑设计软件2.同济启明星软件，主要用于基坑围护设计1&2无法计算水中的钢板桩工程3.有限元设计软件（Asnsys软件，SAP软件，Plaxis等软件）

1.Prosheet软件，主要用于设计钢板桩2.Rido设计软件，主要用于设计钢板桩3.SPW板桩设计软件3.有限元设计软件（Asnsys软件，Plaxis等软件）国外设计软件钢板桩选型及应考虑的因素钢板桩选型要点强度条件：当设计弯矩已知时,所需的截面模量为W>

k*M/fy。从钢板桩目录中查取。

Fy：为屈服强度，各钢牌号对应值，如S430GP,屈服强度为430MPa。

k：安全系数，临时工程1.4,永久工程1.5综合考虑工程特点：使用期限、防渗要求、腐蚀环境、市场产品供应以及打桩机械等。当然必须满足稳定、强度及变形条件。经济性：在W相近的情况下，不同的型号的桩单位面积重量不同，应尽可能选择单位重量W值大的桩型。一眼而言，经济性由大至小排序如下：OZ、热轧Z系列、OT、热轧U系列钢板桩选型及应考虑的因素耐腐蚀性由于钢板桩选型和工程环境的不同，实际结构的腐蚀效率各不相同。一般而言

对天然土：0.012mm/年受污染的原装土：0.03mm/年

一般淡水中：0.022mm/年海水中浪溅区（腐蚀最严重）：

0.076mm/年腐蚀速率防腐措施对于永久工程或者重要工程，应考虑防腐设计，通常采用多种措施，综合采用来满足防腐要求的。常见的防腐措施有涂层，预留厚度，降低胸墙，阴极保护等，也可根据具体要求采用防腐较好的材质。具体的数值参考欧洲板桩设计规范：

Eurocode3-Designofsteelstructures-Part5:Piling钢板桩选型及应考虑的因素表一，推荐的板桩受到土的或者土和地下水的侵蚀作用而腐蚀掉的厚度值[单位：mm]设计使用年限5年25年50年75年100年原状土（砂，淤泥，粘土，片岩等）0.000.300.600.901.20受污染的原状土和工业场地0.150,751.502.253.00富有侵蚀性的天然土（沼泽，湿地，泥炭等）0.201.001.752.503.25不密实和不富有侵蚀性的填土砂，淤泥，粘土，片岩等）0.180.701.201.702.20不密实和富有侵蚀性的填土（灰烬和矿渣等）0.502.003.254.505.75备注：密实填土的腐蚀比速率低于不密实的填土，对于密实的填土计算腐蚀速率时采用不密实填土的腐蚀速率除以2。表中的5年和25年数值为实际测量取得，其余值均为外推得出。钢板桩选型及应考虑的因素防腐措施钢板桩选型及应考虑的因素表二，推荐的板桩受到淡水或者海水的侵蚀作用而腐蚀掉的厚度值[单位：mm]设计使用年限5年25年50年75年100年一般淡水（河，运河等）0.150.550.901.151.40污染严重的淡水（下水道，工业排污口等）的侵蚀区0.301.302.303.304.30温带气候时海水（低潮和浪溅带）侵蚀区0.551.903.755.607.50温带气候时海水的永久沉浸区或者高潮线与低潮线间的区域0.250.901.752.603.50备注：最高腐蚀比速率通常发生在低潮时的枯水位区和浪溅带，然而，大多数的例子发现最大的弯曲应力都发生在永久沉浸区。表中的5年和25年数值为实际测量取得，其余值均为外推得出。防腐措施锁口止水性对于钢板桩的止水效果，主要考虑锁口渗水和因桩两侧水位差而形成的渗流影响。对于临时工程，拉森锁口止水效果能满足工程要求。钢板桩选型及应考虑的因素拼接工艺由于制造工艺或者运输条件等的限制，在许多工程中提供的板桩长度不能满足设计需要，这就需要进行板桩的拼装工作。最常见的工艺是焊接接桩，在欧洲针对各种钢板桩，考虑其在工程中的不同作用等，专门有相应的规范，给出了焊接拼装的建议。参考的欧洲规范有《Executionofspecialgeotechnicalwork-sheetpilewalls》EN12063,如右图；钢板桩选型及应考虑的因素板桩施工钢板桩的施工与选择的桩型，场地的工程地质资料以及施工单位的施工机械，施工技术水平都有很大的关系，一般钢板桩的施工适宜用振动锤沉桩。具体工程具体对待，同时施工经验也很重要。关于长期以来沉桩的经验总结，我们也编制了一本小册子《InstallationofSteelSheetPiles》。钢板桩选型及应考虑的因素钢板桩型号,钢牌号,桩长,…地质情况粘性土/非粘性土,土的力学参数,…要求公差,震动要求,噪声要求,..打桩方法打桩设备打桩导引打桩的辅助设备钢板桩选型及应考虑的因素打桩方法–逐根打桩钢板桩选型及应考虑的因素打桩方法–屏风式钢板桩型及应考虑的因素打桩方法

–跳打钢板桩选型及应考虑的因素打桩设备钢板桩选型及应考虑的因素冲击打桩设备震动打桩设备静压桩设备打桩辅助设备钢板桩选型及应考虑的因素标准导引圆形导引HZ海上施工导引非粘性土场地所建议的打桩设备SPT值震动锤冲击锤单根静压（伴有喷水注射）0-10非常容易脱钩问题–使用震动锤的方法夹桩稳定性问题&反作用力不足10-20容易容易适合21–30适合适合适合31–40适合适合考虑预先螺旋转进41–50非常困难适合–考虑高牌号板桩预先螺旋转进50+不推荐适合–考虑高牌号板桩非常困难打桩设备的一般指导方针钢板桩选型及应考虑的因素粘性土所建议的打桩设备Su值震动锤冲击锤单根静压0-15容易脱钩问题–使用震动锤的方法夹桩稳定性问题&反作用力不足16–25适合容易容易26–50适合–随着深度有效性降低适合容易51–75非常难适合适合76–100不推荐适合适合100+不推荐适合很难打桩设备的一般指导方针钢板桩选型及应考虑的因素生产厂家1.安赛乐米塔尔集团，占全球总量的2/32.德国蒂森克虏伯钢铁公司3.日本和韩国的钢铁公司：新日铁钢铁，住友钢铁，JFE钢铁，韩国的INI钢铁等4.美国的Chaparral钢铁中国代理商1.欧领特（上海）钢板桩租赁有限公司：独家代理安赛乐米塔尔钢板桩，同时代理日本和韩国的钢板桩2.瑞马钢铁有限公司：日本韩国钢板桩钢板桩生产厂家和中国代理商确保荷载的传递设计优化正确安装拉杆钢板桩结构的附属产品满足各种临时开挖要求的工程方案支撑钢板桩结构的附属产品

钢板桩以其良好的挡土、止水等特性得到了世界各国的认可和广泛应用，在过去的几十年中我国应用钢板桩的领域不断拓宽，以下是一些有代表性的工程实例：1上海长兴岛造船基地

长兴岛造船基地位于长江上的长兴岛，岸线长4.5公里，腹地深1.1公里左右，占地面积超过300公顷。一期工程包括4个大型船坞。到2015年全部建成后。其年造船能力达1200万吨，成为我国最大、最先进、最具竞争力的造船基地，也将是世界最大的造船基地之一。在由中船投资建设的长兴岛造船基地船坞工程中，共计使用AU16、AU23、AU25、PU32、AZ16、AZ18、AZ19钢板桩超过28000吨，最大桩长31米。钢板桩在中国应用实例2上海外高桥造船基地船坞工程

上海外高桥造船基地船坞位于上海浦东新区高东乡境内，总投资3.124亿，占地总面积144.4万平米，是当时国内的建设的最大的造船基地。工程位于长江吴淞口下游12公里，属于软土地区，同时由于半日潮的原因，该区域受海水影响较大，钢板桩成为既经济又快捷的方式。使用AZ25、AZ28、PU16及PU32钢板桩共计8306吨,采用Box形式的钢板桩进行施工。钢板桩在中国应用实例3曹妃甸煤炭码头工程

曹妃甸煤炭码头工程位于唐山港曹妃甸港区。根据曹妃甸港区总体布局规划，码头将建设5万至10万吨级煤炭泊位16个，年煤炭下水能力2亿吨。一期起步工程计划建设5个泊位,概算总投资近50亿元,设计年下水能力5000万吨，2007年底一期工程完工。该工程使用HZ-AZ组合钢板桩共计10200吨，由中交第一航务工程有限公司施工。钢板桩在中国应用实例

4福州罗源湾码头山东鲁能集团控股的福州港罗源湾码头有限公司，总投资约10亿元人民币，使用AZ-700及AZ26钢板桩