浅谈钢板桩在荷塘中心河整治工程中的应用

【摘要】钢板桩防护在基坑防护中已经得到广泛应用，但对这类结构在本地区的水利工程中的认识还很不充分。本文通过实际工程中的钢板桩应用，分析了钢板桩结构受力情况，可供类似工程参考。

　　【关键词】钢板桩，支护，河道综合整治

　　钢板桩起始有冷弯薄壁轻型和热轧型，由于前者具有较大的加工、使用局限性，因而，热轧钢板桩成为目前钢板桩产品的主流。还有需要确认拉森钢板桩出租的是所需的设备，要知道，拉森钢板桩被广泛应用，其型号形式众多，所以一定要确认所需的拉森钢板桩具体参数。20世纪50年代，我国首0次在铁路桥梁围堰施工中，由铁道0部大桥局从原苏联引进使用。随着我国经济的快速发展，钢板桩支护在水利行业得到广泛应用。

　　1工程概况

　　江门市蓬江区荷塘镇中心河是贯穿该镇南北的一条重要排洪渠，原河床宽10－24m，河底高程深约为－1.0m（珠基）。新建箱涵基本布置在原河道位置，由于受到工程地形条件的制约，箱涵的基础不能大开挖，必须进行支护。新建箱涵总宽13.05m，高6.7m，河道左岸是双车道混凝土路面，右岸是2-5层住宅，距离原浆砌石墙较近，约3-6m。由于经济发展迅速，交通车辆增多，现有左岸路面宽度已经不能满足日益繁忙的交通要求。为提高河道的排涝能力，改善中心河左岸道路的交通状况，荷塘镇***于2008年对中心河田心段进行了综合整治。整治内容包括在河道位置新建箱涵，箱涵顶兼作交通道路，建成后结合原有左岸路面重新规划为双向双车道沥青路面，断面见图1，首期整治长度为648m。

　　新建箱涵基本布置在原河道位置，由于受到工程地形条件的制约，箱涵的基础不能大开挖，必须进行支护。由于特殊情况采取上述的措施仍无法进行钢板桩围堰合拢时，可以根据实际情况的需要制作异形钢板桩进行处理。据以往的经验，一般采用松木桩、钢板桩、灌注桩等进行支护，根据本工程属在河道上建设有度汛要求的特点，工程水下部分必须在枯水期完成，要求施工速度快。经比选，钢板桩结构具有重量轻，强度高，锁口紧密，施工方便，施工速度快等优点，因此，采用钢板桩支护作为本工程的支护方案。

　　根据地质勘查报告显示，基岩面起伏较大，强风化花岗岩岩面高程-6.5～-21m，岩面以上主要为砂壤土及填筑土层，地质条件良好。

　　2钢板桩支护方案

　　2.1钢板桩初步布置

　　根据工程所在地场地特点，结合钢板桩的特性、施工方法等方面进行考虑，初步选用拉森Ⅳ号钢板桩，拉森Ⅳ号钢板桩宽度适中，抗弯性能好。在国内港口工程中，钢板桩用途主要分为两类，一是代替钢筋混凝土板桩作为码头主体，二是用于海上围护结构，形成干施工场地。钢板桩采用密扣，选用长度9～12m，要求钢板桩入土深度不小于桩长0.5倍，实际桩长按以下计算确定。为减少桩顶位移，桩顶采用Φ400钢管作为横向支撑，间距4m，钢板桩桩顶与钢管之间设H400围檩，相互之间焊接牢固，以增强钢板桩整体性。钢板桩布置见图2、图3。

　　(1)钢板桩参数:截面抵抗矩：拉森-Ⅳ型;每根w=362cm3，每m钢板桩w=2270cm3/m。

　　(2)钢材抗弯强度设计值:钢板桩钢材采用Q235钢，抗弯强度设计值f=215N/mm2。

　　以上钢板桩参数来自厂家，不同厂家生产的钢板桩上述参数可能稍有差异，但对本计算影响不大。

　　2.2计算钢板桩入土深度

　　根据钢板桩入土的深度较浅，按单支撑挡土桩桩计算，假定上端为铰结无移动，下端简支。这种板桩相当于单跨简支梁，作用在桩后为主动土压力，作用在桩前为被动土压力，压力坑底以下的土重度不考虑浮力影响，计算简图如图4。

钢板桩需求预测

从世界范围来看，日本在建设高峰期钢板桩年用量达80万t，2/3是永0久性使用，1/3进入租赁市场，钢板桩成为工具性材料。7m，河道左岸是双车道混凝土路面，右岸是2-5层住宅，距离原浆砌石墙较近，约3-6m。国外桩机已形成产业，弹丸之地的德国已拥有13个桩机公司。我国钢材产量已占世界的1/3，而钢板桩的年用量少得可怜，大约3～4万t。

根据经济发达***发展的经验，处于经济快速发展期而地域分布广、地质结构复杂多变的我国，具有特殊而广泛的钢板桩需求，潜在需求量可达50万t/年以上。未来，我国钢板桩市场十分巨大，将迎来钢板桩发展的春天。

同时，随着我国经济的快速发展，各类快捷、、环保的建筑施工方法不断得到认同与发展，钢板桩的优点将逐渐为人们所认识，我国钢板桩的应用必将越来越广泛。

我国目前钢板桩应用与推广与几年前H型钢应用与推广的市场形势有着相当大的雷同。钢构企业的学会、协会应广泛吸纳港口水工工程建设的行政主管单位、业主、设计、监理、施工等单位参与，和建筑业结为团契。国内部分钢铁企业一直在跟踪钢板桩市场的发展情况，国外多家生产企业也在瞄准我国今后的潜在市场空间，为大规模进入我 国市场做有关的准备。据调研，未来的10～20年中我国的水域改造及临江靠海地区的基础建设将为钢板桩应用提供广阔的空间。

从市场竞争来看，0相对于欧美竞争激烈的钢板桩市场，我国钢板桩市场行业竞争程度较低，竞争产品较少，发展潜力巨大，这样的一个市场无疑是一个巨大的蛋糕，自然使西方钢板桩巨头们垂涎三尺。无导向架施工免去了导向架制作及安装，在工时和设备方面有相应缩减，在施工操作方面更为简便，其他流程基本相同，主要在对桩、限位和一次性沉桩深度上有一定的差别。进口钢板桩品牌的不断加入加速了我国钢板桩市场向国际化竞争演变的进程。

从生产经营看，我国钢板桩生产企业少之又少、设备选型不当、配套设施不全、产品开发力量薄弱、产品更新换代慢等问题，在整体形象上始终无法摆脱模仿国外产品的阴影，产品处于技术尴尬的处境。

我国是世界钢板桩产品的需求大国，但不是生产强国。与世界钢板桩生产******相比，我国有许多明显差距。在钢板桩产品的研发、推广和应用领域，有许多艰苦细致的工作要做，以便在今后10～15年中赶超世界***水平，实现我国钢板桩生产强国的目标。

钢板桩施工打桩机械的选择

钢板桩施工质量主要取决于是否选用了合适的施工机械，选用施工机械需要注意几点：

（1）工程规模

整个工程钢板桩的数量，搭设钢板桩的长度、宽度、厚度、重量等。

（2）土质情况

不同的施工机械适用于不同的土质情况，所以需要结合工程的土质情况选用施工机械。

（3）作业能力

需要考虑工程的的工期计划已经施工机械的作业效率。

（4）作业环境

机械的噪声大小、大小是否方便出入施工场地、机械高度是否与附近高架线路冲突。

综合考虑以上几点，使选定的机械既经济、安全又能确保施工效率。

本项目由于施工场地狭小，地层主要是粉质粘土及砂层，钢板桩施工完成后需要拔除，所以选用占用空间较小履带式打桩机，配备可打桩及拔桩的震动式桩锤。