U型钢板桩；

U型钢板桩，通过万能轧机轧制而成，其外形截面与英文U很相近，故取名U型钢板桩。U的两侧上方各有一个卷曲的小耳朵，俗称锁扣，其锁扣可以讲钢板桩锁成一排，从而在堤防加固，截流围堰等防渗止水以及挡土墙，挡水墙，建筑基坑支护等结构基础等工程中大显身手，因此钢板桩的所口形状应满足打桩时易于相互要和，拉拔易于脱离。

WRU/WRZ 钢板桩具有节能环保，可重复利用的特点，符合国家构建节约型和谐社会的发展方向，市场前景非常的广阔。

1、钢板桩的断面结构设计合理，成形工艺技术先进，使得钢板桩产品的截面模数与重量的比率不断提高，使其在应用中能够获得好的经济效益，拓宽了冷弯钢板桩的应用领域。
2、规格型号丰富，可根据工程实际情况，选取最经济、合理的截面，实现工程设计上的最优化，比同性能热轧钢板桩节省材料10-15%，极大的降低了施工成本。
3、根据欧标设计生产，结构形式对称有利于重复使用，在重复使用上与热轧等同，并具有一定的转角幅度，便于纠正施工偏差；

4.  高强钢的使用以及生产设备的先进，使得冷弯钢板桩的性能得到保障；
5、可根据客户要求特别订制长度，为施工带来了椎大的方便，同时也降低了成本。 
6、由于生产便捷，与组合桩配套使用时候可在出厂前预先订制。
7、生产设计及生产周期短，钢板桩性能可根据客户要求而定。

如图所示：

钢板桩的特点
■钢材强度大、品质稳定。
■能够针对各种不同的地基条件进行设计、施工。
■轻质而刚韧，容易施工使用。
■具有很高的止水性。
■在狭小的空间也能施工。
■能够缩短工期。
■能有效地使用土地。
钢板桩的用途
钢板桩成为板桩的主流，广泛使用于河流护岸、码头、防护墙等永久性构造以及公路、铁路、建筑物地基和河道、港口的围堰工程等临时性构造。

一、拉森钢板桩的特点
拉森钢板桩是一种特制的型钢板桩，用打桩机及振动锤将钢板桩压入地下构成一道连续的板墙，作为深基坑开挖的临时挡土、挡水围护结构。钢板桩结构具有质量轻、强度高、锁口紧密、水密性好、施工方便、施工速度快等优点。近年来随着经济建设和城市建设的快速发展，拉森钢板桩作为围护结构在民用、市政、桥梁、工业建筑的基础工程中得到了广泛应用。拉森钢板桩支护形式有悬臂式、锚拉式、支撑式等，本文结合工程实例论述支撑式拉森钢板桩在上海地区深基坑支护中的应用。
二、工程概况
上海市某工业厂房建筑面积21239.4 m，长390 m，宽54.46m。本工程采用PHCAd400mm先张法预应力混凝土管桩，桩尖落在 7－2 层上，共 228 个柱承台基础，纵向柱距7.5 m（局部为9.0m和6.0m），其中－5m及－6m的基坑共计46个，厂房钢结构安装完毕后在厂房中施工设备基础，其建筑面积458.3m，长33.7m，宽13.6m。基坑深为－5m，局部－7.0m）（见图1），根据基坑岩土工程报告、开挖深度和周边环境保护要求等，在保证安全的前提下，尽量做到经济合理、施工方便、缩短周期，采用支撑式拉森钢板桩进行支护，基坑采取通挖形式进行施工。

三、工程地质条件
（1）拟建场地内普遍分布有第①1 层杂灰色填土，一般厚度约为1.5m，局部厚度约
2.7m。该层以黏性土为主，夹少量植物根茎、小石子及贝壳碎屑等细小杂物，土质松散且不均匀。基坑围护结构施工时，宜适当采取加强围护结构措施，基坑开挖时应加强验槽工作。
（2）本工程基坑最大开挖深度约为7.6 m，开挖施工所涉及的第①1 层、第①2 层、第②层、第③层、第③夹层及第④层，土性差异较大，且土质不均匀，设计、施工时宜注意其不利影响。
（3）粉性土及砂土的流砂问题。第③夹层为粉性土、砂土，在动水作用下易产生流砂、
管涌现象，故在基坑开挖前应采取降水措施，基坑围护结构应确保止水和隔水效果，以确保基坑施工安全。
（4）坑底回弹。本工程基坑底部位于第③层淤泥质粉质黏土及第④层淤泥质土层中，该层土土质软弱，易回弹，应注意土体回弹会对基坑支护结构、周围邻近已有建筑物、地下管线等产生不利影响，并及时进行基础底板浇注。
（5）软土流变。基坑开挖时，基坑周边及底部第③层淤泥质粉质黏土、第④层淤泥质
黏土具较明显触变及流变特性，受扰动土体强度极易降低，因此在开挖过程中应防止土体扰动。为防止上述现象出现，为提高坑底土体的抗剪强度，防止管涌、流砂或坑底隆起，增强基坑整体稳定性和抗倾覆稳定性，对基坑底采取压密注浆满堂加固。压密注浆采用P.O.42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比为1∶1，注浆压力一般为0.50MPa～0.80MPa，为加速浆液凝固，可加入适量水玻璃；为提高浆液的均匀性和稳定性，可加入适量膨润土。
四、施工工艺流程
1、拉森钢板桩施工的顺序
根据施工图及高程放设沉桩定位线→根据定位线控设沉桩导向槽→整修平整施工机械
行走道路→打桩→上支撑→挖土→混凝土施工→填土→拔除钢板桩。
2、钢板桩打桩
（1）钢板桩施工要正确选择“屏风式”打桩方法、打桩机械和流水段划分，以便使打设后的板桩墙有足够的刚度和良好的防水作用，且板桩墙面平直，以满足基础施工的要求，对封闭式板桩墙还要求封闭合龙。
（2）此法是从一角开始逐块插打，每块钢板桩自起打到结束中途不停顿。因此，桩机行走路线短，施工简便，打设速度快。但是，由于单块打入，易向一边倾斜，累计误差不易纠正，墙面平直度难以控制。
（3）先由测量人员定出钢板桩围堰的轴线，可每隔一定距离设置导向桩，导向桩直接使用钢板桩，然后挂绳线作为导线，打桩时利用导线控制钢板桩的轴线，在轴向法向要求高的情况下，采用导向架。
（4）单桩逐根连续施打，注意桩顶高程不宜相差太大。在插打过程中随时测量监控每块桩的斜度不超过 2％，当偏斜过大不能用拉齐方法调正时，拔起重打。
偏差矫正：钢板桩打入时如出现倾斜和锁口结合部有空隙，到最后封闭合龙时有偏差，一般用异形桩（上宽下窄或宽度大于或宽度小于标准宽度的板桩）来纠正。
3、钢板桩的拔除
（1）基坑回填后拔除钢板桩，拔桩前应仔细研究拔桩方法顺序和拔桩时间，否则，由于拔桩的振动影响以及拔桩带土过多会引起地面沉降和位移，给已施工的地下结构带来危害，并影响邻近原有建筑物、构筑物或地下管线的安全。
（2）先用打拔桩机夹住钢板桩头部振动 1 min～2 min，使钢板桩周围的土松动，产生“液化”，减少土对桩的摩阻力，然后慢慢地往上振拔。拔桩时注意桩机的负荷情况，发现上拔困难或拔不上来时，应停止拔桩，可先行往下施打少许，再往上拔，如此反复可将桩拔出来。
（3）拔桩时的注意事项。第一，拔桩起点和顺序：对封闭式钢板桩墙，拔桩起点应离开角桩 5 根以上。可根据沉桩时的情况确定拔桩起点，必要时也可用跳拔的方法。拔桩的顺序最好与打桩时相反。第二，振打与振拔：拔桩时，可先用振动锤将板桩锁口振 活以减小土的黏附性，然后边振边拔。对较难拔除的板桩可先用柴油锤将桩振下 100 mm～300mm，再与振动锤交替振打、振拔。第三，对引拔阻力较大的钢板桩，采用间歇振动的方法，每次振动15min，连续振动不超过1.5h。
五、常见质量问题的原因分析与防治措施
（1）渗漏和涌沙
①现象。基坑挖土过半时，发现钢板桩渗漏，主要在接缝处和转角处，有的地方还涌沙。
②原因分析。拉森钢板桩旧桩较多，使用前未进行校正修理或检修不彻底，锁水处咬合不好，以致接缝处易漏水。转角处为实现封闭合龙，应有特殊形式的转角桩，这种转角桩要经过切断焊接工序，可能会产生变形。打设拉森钢板桩时，两块板桩的锁口可能插对不严密，不符合要求。拉森钢板桩的垂直度不符合要求，导致锁口漏水。
③预防措施。旧钢板桩在打设前需进行矫正。矫正要在平台上进行，对弯曲变形的钢板桩可用油压千斤顶顶压或火烘等方法矫正。做好围檩支架，以保证钢板桩垂直打入和打入后的钢板桩墙面平直。防止钢板桩锁口中心线位移，可在打桩行进方向的钢板桩锁口处设卡板，阻止板桩位移。由于钢板桩打入时倾斜，且锁口结合处有空隙，封闭合龙比较困难，解决的办法一是用异形板桩 此法较困难）；二是采用轴线封闭法（此法较为方便）。
④治理方法。采用水玻璃水泥浆以阀管双液灌浆系统施工堵漏。
（2）拉森钢板桩侧倾和基坑底土隆起及地面裂缝
①现象。采用拉森钢板桩，开挖土方的挖土机及运土车辆设在地面钢板桩侧，开挖不久即发现钢板桩顶侧倾，坑底土隆起，地面裂缝并下沉。
②原因分析。这些钢板桩施工都在软土地区，设计的嵌固深度不够，因而桩后地面下沉，坑底土隆起是管涌的表现。在挖土作业时由于挖土机及运土车在钢板桩侧，增加了土的地面荷载，导致桩顶侧移。
③防治措施。钢板桩嵌固深度必须由计算确定，按《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120—1999）规定执行。挖土机及运土车不得在基坑边作业，如必须施工，则应将该项荷载计入设计中，以增加桩的嵌固深度。一般拉森桩施工时，压密注浆配合，四周有钢板桩支护，基底水压较大，为更好地防水，基底做压密注浆，其厚度按土质而定。另外钢板桩支护转角处连接不够紧密，宜发生流砂现象，故需进行压密注浆，注浆数量为 3～4 根。如地下水位较高时需进行轻型井点降水配合。
六、基坑支护监测
（1）基坑支护检测仪器
利用施工单位现有的水准仪和经纬仪进行钢板桩外地表沉降和钢板桩顶点水平位移测量。水准仪用于测量地面和开挖过程控制标高以及施工中的沉降，经纬仪用于测量在钢板桩顶不同位置的施工控制点的水平位移，主要是 CD 两轴主厂房柱基础水平位移和沉降观测。用监测数据反馈来调整处理施工中的突发情况。
（2）监测的布置和监测频率
①在进行主厂房柱基础施工中，只对支护系统进行监测。经研究距离钢板桩顶部每 5 m 设置1个控制点，在基坑开挖前利用仪器测出控制点的坐标作为初始坐标值。监测点布设完成 后对原始值进行 2 次测量，以减小误差。基坑监测的频率随土方开挖进度和基坑变化情况作调整。基坑开挖过程中开挖频率不少于2次/d，开挖完成后开挖频率不少于1次/d。若观测的钢板桩顶部位移出现突变，观测次数要适当增加。当观测的位移趋于稳定时，观测间隔可延长。
②在设备基础支护施工中，主要要对CD两轴46～52线的柱承台基础进行水平位移及沉降观测，设置一个基准初始数据，柱承台基础监测的频率开挖前1次/d，开挖后2次/d。根据柱基础监测，在开挖第一层时位移较小，在开挖第二层时（基坑分2次开挖）位移较大，开挖完毕后柱基础基本处于稳定状态，在连续降雨的时候基础略有位移。一直监测至基础回填完毕。
七、经验总结
（1）基坑支护工程是随着对地下空间的不断利用开发而发展起来的一项施工技术，它涉及众多学科与工艺，具有很强的地区特点。上海地区作为典型的软土地区，基坑支护工程形成了自有的特点。随着新技术、新工艺的出现，基坑工程仍将继续不断发展、完善。
（2）从厂房基础、设备基础工程选用拉森钢板桩作为－5.1m、－6.1m深基础支护结构应用的实际效果来看，使用钢板桩做基坑围护，具有施工进度快、安全、占地空间小等优点。此外，钢板桩可以重复使用，节省投资。
（3）采用钢板桩围护截渗和基底压密注浆封底，使基坑能迅速挖至预定高程，基坑面经处理后，即可浇筑底板的混凝土垫层，从而为下一阶段的施工创造了有利条件，不仅提高了工程进度，而且受雨季的影响较小，保证了整个工程的顺利进行。
（4）采用钢板桩支护，对周围环境影响较小。钢板桩施工简便，工序简单，质量容易控制，工期短，且现场整洁。
（5）在进行拉森钢板桩的支护施工中要特别注意地下水的影响。量提出了新的、更高的要求。与其他工程相比较，城市道路施工工程有三大特点：一是施工作业面狭窄，施工现场很难完全封闭交通，行人难以控制，再加上水、电、暖、气、通信、排污管道等各遇到有水的情况一定要采取有效措施进行堵塞，防止泥砂随渗水排出。遇到离建筑物较近，地质条件较差的地段，可以考虑打加密桩的方法，更有利于施工并防止泥水排出。

钢板桩格型结构技术是一种新型的钢板桩技术，广州港新沙一期1#-5#泊位水工工程是我国首次应用该技术。

格型结构的钢板桩分直腹式钢板桩和浅弧式钢板桩。格型结构可以是带连接弧的格体，也可以是有共同直隔板的隔板式格体，格体用30°Y桩或90°T桩（下称异形桩）来连接付弧，30°Y桩连接使格体留有较大的空格并减少格体中的环向拉力。隔板式格型结构用120°Y桩连接，格型结构通常有4 根异形桩。异形桩由钢板桩通过焊接、铆接或高强螺栓连接而成。

在格型结构开始安装之前，检查钢板桩的直线度、锁口形状、钢板桩形状和叠层裂纹。如果这项检查工作不认真仔细，那么在插桩时桩将插不下，或在打桩时把桩打出了锁口。

因此用2m长同样形状的锁口，通过每一根钢板桩的锁口来检查钢板桩的直线度，并报废沿钢板桩锁口局部有扭结、或过分弯曲或翘曲的钢板桩。每一个钢板桩锁口必须干净无杂物，喷砂除锈和喷涂防护油漆施工时所粘带的铁砂和油漆必须清除干净。

检查每一根异形桩的尺寸和连接。当异形桩通过焊接制作而成时，要仔细检查焊接质量，防止格型结构在回填填充料后在焊接异形桩处出现强度失败。

把阻碍格体桩施打的卵石、沉积物、纤积物和影响格型结构承载力及稳定的淤泥或其他不理想的土层挖除掉，并回填易于沉桩的中粗砂。

1. 钢板桩垂直位移监测

一般选用精密数字和光学水准仪，变形点的垂直误差控制在≤± 0.5 mm,采用多点定期监测的方法，各监测点的垂直位移是以两次测得各监测点的高程差计算得出，垂直位移量计算至mm。

2. 钢板桩水平位移监测

一般选用全站仪和GPS接收机。监测点观测采用测边交会法进行，交会角控制在 60°～ 120°之间。监测点棱镜安装采用强制归心装置，以利提高精度。变形点相对于工作点的点位误差控制在≤± 2.0 mm。各监测点的水平位移量以两次测量的数据差计算并得出，水平位移量计算至 mm。

3. 钢板桩变形（倾斜）监测

钢板桩体和土体测斜一般选用测斜仪，自下而上按 1.0 m等距离量测，自动存储记录，正倒向 180°两次读数进行观测。为保证观测精度，每次量测时，测试传感器需在孔底放至 10～ 15 min，以保证温度的平衡。监测值精度± 0.1 mm。

4. 应力、土压力监测

一般选用读数仪和频率仪，采取直读和自动测读，读数精度± 0.5Hz、±0.5℃。要注意监测值精度的控制。

对于水下钢板桩施工，一般还要进行孔隙水压力测试，地下水位监测和水下护坡稳定性监测。

一、钢板和钢带

建筑钢结构使用的钢板（钢带）按轧制方法有冷轧板和热轧板的区分有关钢板和钢带的不同，在于成品形状，钢板是指平板状，矩形的，可直接轧制或由钢带剪切而成的板材。钢带是成卷交货的、宽度为大于或等于600mm的钢带（宽度小于600mm的称为窄钢带，有直接轧制，也有由宽带纵剪而成）。钢板按厚度划分则有薄板、厚板、特厚板的称谓，划分界限为4mm以下为薄钢板，4~60mm为厚钢板（也有将4.5~20mm称为中厚板，>20~60mm称为厚纸板的），厚度大于60mm的称特厚板。 薄钢板一般用冷轧发轧制生产，冷轧钢板的国家标准规定：厚度为0.2~5mm（冷轧钢带厚度不大于3mm），宽度大于或等于600mm，钢板的长度与其宽度和厚度有关，一定的宽度和厚度相应有最小长度和最大长度，例如厚度1.4~2.0mm的冷轧钢板，宽度为600mm时，最小长度为1.2m，最大长度为3m，如果板宽度达到1800mm时，长度变化在2.5~6m。但关于尺寸的规定，最终可经供需双方协商确定。 热轧钢板是建筑钢结构应用最多的钢材之一，国家标准规定了它们的技术条件，适用范围为4~200mm。热轧厚钢板和厚度大于4~25mm的热轧钢带，钢的牌号和化学成分以及力学性能应符合《碳素结构钢》和《低合金高强度结构钢》标准的规定，交货状态是以热轧或热处理状态交货，钢板应四边剪切后交货，当应设备能力限制时，可用火焰切割，由钢带剪切的钢板可以不切纵边交货。关于热轧钢板的尺寸及允许偏差等在国家标准《热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差》中都有明确规定。钢板宽度也有为50mm或10mm倍数的任何尺寸，长度可为100mm或50mm倍数的任何尺寸，厚度大于4mm钢板的最小长度为2m。根据客户要求，厚度小于30mm钢板，产品厚度间隔可为0.5mm。

二、普通型材（工字钢、槽钢、角钢） 工字钢、槽钢、角钢三类型材是工程结构中使用最早的型钢。

但随着轧制技术的发展，更多截面性能优良的型材相继问世（如圆钢管、方钢管、H型等），传统的型材，尤其是工字钢和槽钢的应用受到了影响。 工字钢是一种上、下翼缘宽度相同的工字型截面型材。因轧制工艺需要（仅上下二轧輥），传统的工字钢翼缘部分外伸长度受到限制，翼缘内表面必须有一定倾斜度（1:6），翼缘厚度呈现外薄内厚状态，造成工字钢在两个主平面内的截面特性（惯性矩、截面模量和回转半径）相差很大，一般应用中很难充分发挥钢材强度，随着轧制H型钢的出现，工字钢将被逐渐淘汰。工字钢分热轧工字钢和轻型工字钢两种，其型号用截面高度表示，截面高度大于20cm的普通工字钢根据板厚度和翼缘宽度的不等，同一型号工字钢又有a、b或a、b、c三种区别，其中a类腹板最薄、翼缘最窄，b类较厚较宽，c类最厚最宽。同样高度轻型工字钢的翼缘要比热轧工字钢翼缘宽而薄，腹板也薄，所以重量较轻，截面回转半径略大。轻型工字钢也有部分型号（从I18到I30），有两种规格区分（如I18和I18a,I20和I20a）。工字钢通常长度为5~19m。工字钢的型号、规格见现行国家标准《热轧工字钢尺寸、外形、重量及允许偏差》。 槽钢是一种截面形状为槽形（[）的形材，也有热轧普通槽钢和轻型槽钢两种，与工字钢一样是以截面高度的厘米数表示型号，从[14开始，也有a、b和a、b、c规格的区分，其不同之处是腹板和翼缘的宽度。槽钢翼缘内表面的倾斜度（1:10）比工字钢要平缓，紧固连接螺栓比较容易。型号相同的轻型槽钢比普通槽钢的翼缘宽而薄、腹板厚度也小，截面特性要好。槽钢的长度也是5~19m（规格小的短、规格大的长）。 角钢可按结构的不同需要组成各种不同的受力构件，也可作构件之间的连接件。广泛地用于各种建筑结构和工程结构，如房梁桥梁、输电塔、起重运输机械、船舶、工业炉、反应塔、容器架以及仓库货架等。角钢的规格用边长和边厚的尺寸表示。目前国产角钢规格为2~20号，以边长的厘米数为号数，同一号角钢常有2~7种不同的边厚。进口角钢标明两边的实际尺寸及边厚并注明相关标准。一般边长12.5cm以上的为大型角钢，12.5cm~5cm之间的为中型角钢，边长5cm以下的为小型角钢。 　　进出口角钢的定货一般以使用中所要求的规格为主，其钢号为相应的碳结钢钢号。也即角钢除了规格号之外，没有特定的成分和性能系列。角钢的交货长度分定尺、倍尺两种，国产角钢的定尺选择范围根据规格号的不同有3~9ｍ、4~12ｍ、4~19ｍ、6~19ｍ四个范围。日本产角钢的长度选择范围为6~15ｍ。不等边角钢的截面高度按不等边角钢的长边宽来计算。

作为建筑领域革命性材料之一的钢板桩，由于其基本结构为边缘带接头的钢制板桩，有着耐用、强度高、隔水性好的优点，并且可以重复使用，因此，可以将其有效紧密地相互连接，在地里或水中构成稳固牢靠的墙壁，成为在钢板桩施工或钢板桩围堰中不可或缺的挡土挡水好帮手。
1986年，HOESCH钢板桩首次被用作垂直密封的挡土墙，施工技术专家发现，钢板桩符合所有防止漏水与污染的要求，并且起到了有效保护被污染的土地的作用。这样，有着更为出色的挡土挡水优势的钢板桩逐渐广泛地应用开来。如在嫩江大桥围堰施工中，采用马钢产的钢板桩300吨，在江阴长江大桥和南京长江三桥的施工中，采用顺力冷弯型钢的钢板桩210吨，均取得良好的效果。在杭州湾跨海大桥的施工中，采用SKSP-IV型号钢板桩和先进的钢板桩围堰方法，不仅提高了施工效率，更重要的是可反复使用，节省了资源和成本，而且大大降低了对两岸的环境污染和破坏。
在挡水方面，钢板桩目前更多的用于堤防工程的防渗处理中。方法是先将钢板桩打入堤基透水层下的相对不透水层中，形成半封闭或全封闭的防渗墙，从而能拦截透水层的渗水，起到了很好的堤基防渗的作用。由于钢板桩挡水时处理深度大、施工物影响小、施工速度快等优越性，在重要堤防工程建设中，发挥了极其重要作用。
近年来，从水利工程、民用工艺、铁路和电车轨道，直至环境污染控制等，钢板桩的应用贯穿并延伸各个施工领域。钢板桩以其挡土挡水水性好、适应性互换性良好、施工简单、并且能大量有效的减少取土量等等优点，在国内外广泛地使用于挡土墙、堤防护岸、码头、船坞、断流和建桥围堰等工程中。但同时我们也要看到，在挡土挡水中，我们必须要有效控制工程成本，时间成本；在技术上，不断提高围堰施工技术，如严格控制轴向和法向倾斜偏差，使钢板桩顺利精确的打入地下透水层，从而保证挡土墙或挡水墙的顺利斜街合龙。随着我国经济建设的快速发展，现在越来越注重工程建设中的低碳和环保，而钢板桩正好符合这一理念，是很好的节约环保型钢材，相信其应用前景会越来越好。

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