(新日本制鐵株式會(huì)社)

摘要:900毫米寬帽型鋼板樁是一種先進(jìn)的鋼板樁。與傳統(tǒng)U型鋼板樁相比，其操作更靈活、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性更高、更具經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。基于先進(jìn)的軋制技術(shù)及對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的深層研究，該規(guī)格鋼板樁厚度較薄而有效寬度達(dá)900毫米。鑒于此,2005年起，就因其出色的商業(yè)價(jià)值應(yīng)運(yùn)而生。本文闡述了900毫米寬帽型鋼板樁的特性，展示其操作與構(gòu)造性能的測(cè)試結(jié)果，并介紹其在日本廣泛的使用情況。

 1前言

在日本，鋼板樁自從20世紀(jì)30年代首次生產(chǎn)，就因其具臨時(shí)擋土等功能而廣泛應(yīng)用于河流、港口等工程建設(shè)。

進(jìn)一步降低工程成本、促使鋼板樁更廣泛使用，因而研發(fā)了900毫米寬帽型鋼板樁。它具有操作靈活、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定優(yōu)異、工程成本低等多方面優(yōu)勢(shì)。

如圖1及圖2所示,900毫米寬帽型鋼板樁是一種有效寬度達(dá)到900毫米、帽子形狀的鋼板樁。作為當(dāng)今世界上寬度最大的整體軋制鋼板樁產(chǎn)品，包括1OH和25H兩種不同規(guī)格。表1為兩種規(guī)格的具體尺寸和機(jī)械性能參數(shù)。

2 900毫米寬帽型鋼板樁的特性

2.1  優(yōu)  勢(shì)

900毫米寬帽型鋼板樁橫截面為帽型，厚度相對(duì)較薄而截面積較大。主要有如下三大優(yōu)勢(shì)：

【打樁效率高】

900毫米寬帽型鋼板樁較傳統(tǒng)寬度的鋼板樁剛性更大，打樁時(shí)可有效抑制變形，即便單側(cè)驅(qū)動(dòng)打樁也不會(huì)引起體翻轉(zhuǎn)變形，較長(zhǎng)的鋼板樁也可保證打樁效率。

【結(jié)構(gòu)可靠性好】

如圖3所示，900毫米寬帽型鋼板樁的連接部位處于墻體最外部，故各鋼板樁的中性軸與成型的墻體中性軸可保持一致。而U型鋼板樁使用中需考慮“連接效率”(即截面性能的降低取決于鋼板樁的形狀與接口位置)，基于此，一些工程考慮放棄使用U 型鋼板樁。在不同建設(shè)環(huán)境中,900毫米寬帽型鋼板樁彰顯了其結(jié)構(gòu)性能。

【經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)】

900毫米寬帽型鋼板樁可有效減少單位墻面積用鋼量，降低鋼板樁使用數(shù)量，從而使縮短工期、降低建設(shè)成本成為可能。此外，該新型鋼板樁顧及了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的高效率，設(shè)計(jì)可忽略“連接效率”問(wèn)題。如圖4所示。

2．2操作的活性

2.2.1打樁方法的發(fā)展

現(xiàn)今日本有兩種最通行的鋼板樁施工方法：振動(dòng)打樁錘振動(dòng)法和壓樁機(jī)液壓施工法。

如圖5所示，振動(dòng)打樁錘的振動(dòng)施工法是以振動(dòng)錘的夾具卡住鋼板樁頂部，將振動(dòng)傳遞給鋼板樁及地面，從而打入土中。這是最普遍的方法，這種方法不僅速度快，而且適用于堅(jiān)硬地面等各種環(huán)境。

圖6顯示了壓樁機(jī)液壓施工法，施工利用已打入的鋼板樁的反力，通過(guò)液壓機(jī)構(gòu)夾緊鋼板樁中部壓入土中。這種方法適用于城市建設(shè)中低振動(dòng)、低噪音或狹窄施工現(xiàn)場(chǎng)等打樁條件。

相對(duì)于振動(dòng)打樁錘的振動(dòng)法和壓樁機(jī)的液壓施工法,900毫米寬帽型鋼板樁的施工機(jī)械有所改進(jìn)。

對(duì)采用振動(dòng)錘施工法的機(jī)械，發(fā)明了兩端卡樁的機(jī)械夾具，由于通用機(jī)械對(duì)大截面鋼板樁傳送振動(dòng)更有效，常見(jiàn)U型鋼板樁用一端卡樁的機(jī)械。振動(dòng)錘本身并不需做任何改進(jìn)，僅須在兩端安裝卡樁夾具即可應(yīng)用于900毫米寬帽型鋼板樁。

采用液壓施工法的900毫米寬帽型鋼板樁專(zhuān)用機(jī)械如圖7所示。這種設(shè)備可卡住鋼板柱兩端，對(duì)大截面的鋼板樁傳遞壓力更有效，相比而言，普通U型鋼板樁只卡其一端。

2.2.2振動(dòng)打樁錘振動(dòng)施工方法的測(cè)試

為檢測(cè)900毫米寬帽型鋼板樁采用振動(dòng)打樁錘振動(dòng)施工法的實(shí)際效果，專(zhuān)家們?cè)谌毡拘氯砧F的技術(shù)中心富市千葉縣富津市進(jìn)行了野外測(cè)試，檢驗(yàn)結(jié)果敘述如下測(cè)試對(duì)象:

900毫米寬帽型鋼板樁(1OH,12米)和U型鋼板樁(IIW,12米)。測(cè)試方法：振動(dòng)錘施工，使用高頻液壓振動(dòng)錘(型號(hào)為SR-45)。這兩種鋼板樁只能以振動(dòng)打樁錘振動(dòng)施工，不得借助噴射水等輔助方法。為卡住鋼板樁,900毫米寬帽型鋼板樁采用兩端卡樁夾具，而U型鋼板樁則為單卡樁夾具。

圖8展示的是試驗(yàn)基地的土壤剖面、每米深度所用的打樁時(shí)間和振動(dòng)錘的液壓變化。地基是N值約為的沙質(zhì)土壤。在深度約為11米左右的時(shí)候，N值增加到30或者更大。U型鋼板樁顯示用了較短的打樁時(shí)間。但是考慮到900毫米寬帽型鋼板樁的截面積和周邊長(zhǎng)度是U型鋼板樁的1.4倍，它們間的振動(dòng)錘液壓變化只有稍微不同，可以說(shuō)900毫米寬帽型鋼板樁具有更好的打樁性能。

2.3壓樁機(jī)液壓施工法的測(cè)試

這里描述的是高知縣高知市的第2工廠技研制作限公司的試驗(yàn)測(cè)試。試驗(yàn)對(duì)象是900毫米寬帽型鋼板樁（10H，15米)和樁(IIW ，15米) 。采用壓樁機(jī)的液壓施工法，不得借助噴射水等輔助方法。圖9展示的是試驗(yàn)基地的土壤剖面、每米深度所用的打樁時(shí)間和打樁承載的變化。地基的N值約為10，是由由置換的土壤和粘土組成。

由于實(shí)驗(yàn)基地土壤的剖面大體相同, 900毫米寬帽型鋼板樁和U型鋼板樁打樁速度保持相對(duì)恒定。900毫米寬帽型鋼板樁需更長(zhǎng)的打樁時(shí)間及打樁力量。鑒于 90毫米寬帽型鋼板樁截面積較大，故900毫米寬帽型鋼板樁具有更好的打樁性能。

2.3抗彎強(qiáng)度

為評(píng)估900毫米寬帽型鋼板樁抗彎強(qiáng)度特性，以單根10H鋼板樁及兩個(gè)一組的10H鋼板樁用于抗彎試驗(yàn)。圖10顯示的是試驗(yàn)得到的負(fù)荷變化曲線。其縱坐標(biāo)代表鋼板樁每米寬度的負(fù)荷變化除了有材質(zhì)測(cè)試結(jié)果計(jì)算出的屈服載荷外，負(fù)荷間的變化關(guān)系基本上與理論測(cè)試保持一致。此外，即便不考慮10H鋼板樁較薄，截面積較大，他表明足夠的塑性變形性能，缺乏局部的縱彎曲，直至達(dá)到全部增塑作用負(fù)載。如同單根10H的鋼板樁，相連接的10H鋼板樁抗彎試驗(yàn)中顯示了相似的負(fù)載偏移關(guān)系。因此，從抗彎強(qiáng)度試驗(yàn)可確定900毫米寬帽型鋼板樁可忽略“連接效率”。

2.4水密性

900毫米寬帽型鋼板樁的測(cè)試材料連接部位未經(jīng)防水材料處理過(guò)。在此描述了連接處未處理的鋼板樁的水密性測(cè)試結(jié)果。測(cè)試的對(duì)象是900毫米寬帽型鋼板樁(10H)和U型鋼板樁(IIW)。首先，如圖10所示,10H鋼樁和IIW的鋼板樁用液壓施工方法打樁入地成為矩形。然后在地上挖一個(gè)2.5米的大坑，觀察連接處的水密性。由于周?chē)寥赖奶匦?/font>(滲透性、顆粒分布情況等) 地下水的深度及連接處安裝情況等狀況不同，鋼板樁的水密性會(huì)用所差異。故很難通過(guò)水密性測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確斷定900毫米寬帽型鋼板樁的水密性。但圖11所示，對(duì)比兩種鋼板樁的數(shù)據(jù)結(jié)果，在水密性方面沒(méi)有明顯區(qū)別,從某種程度上講，兩者水密性能相當(dāng)。