我國熱軋鋼板樁標準體系研究

錢奕峰

(上海瑞馬鋼鐵有限公司) 

摘 要:作為一種現(xiàn)代基礎(chǔ)與地下工程領(lǐng)域的高效節(jié)約型金屬材料,熱軋鋼板具有高強輕質(zhì)、耐久性強、止水效果好、施工效率高、可重復利用、使用成本低等優(yōu)異特性,可滿足傳統(tǒng)土木、水工、道路交通、環(huán)境整治等眾多工程領(lǐng)城的應用需求。本文敘述了熱軋鋼板樁產(chǎn)品國家標準采標情況、編制歷程、制修訂思路,從品種與規(guī)格型號的配置、化學成分、力學性能、尺寸外形與允許偏差等方面闡述了修訂的具體內(nèi)客,并對采標情況進行了展望,此外還提出了以“模質(zhì)比”衡量鋼板樁技術(shù)經(jīng)濟指標優(yōu)劣的方法。熱軋鋼板標準體系的建立與究善必將有效引導熱軋鋼板樁研發(fā)與生產(chǎn),促進我國鋼板樁應用技術(shù)進一步發(fā)展。

關(guān)鍵詞:鋼板樁 標準 制修訂 研究

作為一種現(xiàn)代基礎(chǔ)與地下工程領(lǐng)域的高效節(jié)約型金屬材料,熱軋鋼板樁具有高強輕質(zhì)、耐久性強、止水效果好、施工效率高、可重復利用、使用成本低等優(yōu)異特性,可滿足傳統(tǒng)土木、水工、道路交通、環(huán)境整治等眾多工程領(lǐng)域的應用需求。此外，樁體外表部分裸露結(jié)構(gòu)具有較為美觀的視覺效果與長壽命周期:施工取土量和混凝土用量極少,有效保護了土地資源、環(huán)保效果顯著;具有超強的預防、控制洪澇、泥石流、塌方等突發(fā)性自然災害與救災搶險功能。

1生產(chǎn)應用現(xiàn)狀

20世紀初歐洲最先生產(chǎn)鋼板樁，至上世紀六十年代,西方主要經(jīng)濟發(fā)達國家已普遍使用,應用領(lǐng)域包括岸壁、防波堤、護岸、船塢、碼頭、人工島水、船閘、地下隧道、路堤、擋土墻、防滲墻、地基加固等水久性工程以及圍堰、基坑圍護等臨時性工程。亞洲使用鋼板樁的歷史幾乎與歐洲同步,日本于1903年即引進歐洲鋼板樁,1931年八幡制鐵自行研發(fā)成功了鋼板樁,目前在鋼飯樁產(chǎn)品研發(fā)、設(shè)計應用、施工工法以及樁工設(shè)備制造等方面日本均處于世界先進水平。

與發(fā)達國家相比，我國鋼板樁的生產(chǎn)和應用起步晚、差距明顯。上世紀50年代末在武漢長江大橋建設(shè)中，由鐵道部大橋局首次從原蘇聯(lián)引進U型鋼板樁,應用于鐵路橋墩圍堰施工:60年代在長江葛洲壩項目中也曾以熱軋鋼板樁制作圍堰。此后幾十年,由于受經(jīng)濟實力及價值觀的影響、廉價的土地和人力資源成本等因素的制約，同時也受制于工程機械設(shè)備的匱乏及施工技術(shù)落后,加之國內(nèi)不具備軋制生產(chǎn)技術(shù)，導致熱軋鋼板樁的應用長時間處于停滯狀態(tài)。本世紀初,我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)力度空前加大,出現(xiàn)了各類快捷、高效、環(huán)保的建筑施工方法，鋼板樁在國內(nèi)工程建設(shè)領(lǐng)域開始嶄露頭角,人們對鋼板樁的認識逐步加強,熱軋鋼板址在相關(guān)工程中逐漸得到應用，其高效便捷、綠色環(huán)保等綜合優(yōu)勢也越來越被國內(nèi)用戶所認同，逐漸摸索并積累了一定的鋼板樁設(shè)計應用經(jīng)驗,需求量逐年快速增長。

歐美熱軋鋼板樁主要產(chǎn)地包括德國、盧森堡、美國、西班牙、俄羅斯等國,亞洲主要有日本、韓國。我國嚴格意義上的熱軋鋼板樁生產(chǎn)始于2000年，由馬鋼依據(jù)先進的H型鋼生產(chǎn)線、通過多輪試制，開發(fā)生產(chǎn)了采用歐標的熱軋U型鋼板樁5000余噸，填補了國內(nèi)型鋼生產(chǎn)領(lǐng)域的一項空白。產(chǎn)品在嫩江大橋圍堰、靖江新世紀造船廠30萬噸船塢及孟加拉防洪工程等國內(nèi)外大型工程項目中得到應用。此后由于工藝裝備不盡合理、鋼板樁生產(chǎn)技術(shù)尚待完善，加之當時H型鋼市場需求急速增長，馬鋼令人遺憾的放棄了這一高端異型材產(chǎn)品的市場。

多年以來，我國熱軋U型鋼板樁年消費量始終在2~3萬噸間徘徊。自CB/T20933-2007《熱軋U型鋼板樁》頒布實施后,在產(chǎn)品標準的助力下,熱軋U型鋼鋼板樁市場應用發(fā)展勢頭迅猛，產(chǎn)品消費量得以快速增長。自2009年起,連續(xù)數(shù)年消費量逾20萬噸(目前受內(nèi)外經(jīng)濟大環(huán)境惡劣的拖累,熱軋U型鋼板樁年消費量有所回落)。在熱軋U型鋼板樁市場迅速攀升的同時,Z型鋼板樁、直線型鋼板樁等原先甚少使用的品種也逐漸為我國用戶所認識,在一些重大工程中得到了應用。

目前我國已有武鋼、瑞馬等多家企業(yè)成功開發(fā)了熱軋U型樁,產(chǎn)品得到了用戶的基本認同,部分產(chǎn)品已出口香港及東南亞等地。另有攀鋼、包鋼等企業(yè)有意著手研發(fā)熱軋U型樁,今后我國熱軋鋼板樁生產(chǎn)必將會有一定的發(fā)展機遇，但需要指出的是,畢竟鋼板樁是一個小品種型鋼產(chǎn)品,市場容量相對較小,從目前狀況看,有引導鋼板新品種研發(fā)、避免過度競爭挫傷鋼板樁生產(chǎn)企業(yè)持續(xù)健康發(fā)展,已成為無法回避的問題。

2 產(chǎn)品類型

熱軋型鋼板樁由開坯機及軌梁軋機或萬能軋機在鋼的塑性變形區(qū)高溫軋制成形，具有尺寸規(guī)范、性能優(yōu)越、截而合理、質(zhì)量優(yōu)異等優(yōu)點。按截面形狀劃分,熱軋鋼板樁主要有以下類型:

不同地區(qū)熱軋鋼板樁的使用差異較大，亞洲國家熱軋鋼板樁應用以U型居多，Z型，H型，直線型和管型用量相對較少，而歐美地區(qū)，Z型，直線型，H型等類鋼板樁用量比例均較高。