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钢板桩未来趋势分析

钢板桩

钢板桩作为一种新型建材在建桥围堰,大型管道铺设,临时沟渠开挖的挡土、挡水、挡沙墙码头,卸货场护墙,挡土墙堤防护岸等工程上发挥着重要作用。

钢板桩产业概述

1.钢板桩定义


钢板桩是一种边缘带有联动装置,且这种联动装置可以自由组合以便形成一种连续紧密的挡土或者挡水墙的钢结构体。


冷弯钢板桩是在由冷弯机组连续滚压成形,且侧面锁口可连续性搭接以形成一种板桩墙的钢结构体。


钢板桩种类有U型、Z型、L型、S型、直线型等几个大类数十个规格。


钢板桩作为一种新型建材在建桥围堰,大型管道铺设,临时沟渠开挖的挡土、挡水、挡沙墙码头,卸货场护墙,挡土墙堤防护岸等工程上发挥着重要作用。


钢板桩于20世纪初在欧洲开始生产,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,热轧钢板桩成为钢板桩产品发展的主流,并迅速在世界各地特别是发达工业化国家得到广泛应用。


2.钢板桩生产工艺


钢板桩产品按生产工艺划分有冷弯薄壁钢板桩热轧钢板桩两种类型。


冷弯钢板桩

采用较薄的板材(常用厚度为8mm~14mm),以冷弯成型机组加工而成。其生产成本较低而价格便宜,定尺控制也更灵活。但因加工方式简陋,桩体各部位厚度相同,截面尺寸无法优化导致用钢量增加;锁口部位形状难控制,联接处卡扣不严、无法止水。受冷弯加工设备能力制约,只能生产钢种强度级别低、厚度较单薄的产品;且冷弯加工过程中产生的应力较大,桩体使用中易产生撕裂,应用具有较大的局限性。

钢板桩未来趋势分析

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热轧型钢板桩

由开坯机及轨梁轧机或万能轧机通过高温轧制成形,具有尺寸规范、性能优越、截面合理、质量高等优点。

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热轧钢板桩从断面形状来分,有U型、Z型、直线型、H型和管型等基本类型及其组合形式。

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常见U型钢板桩型号表


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国内常用型号:SP-III,SP-IV,SP-IVw


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3、技术参数:


在工程建设中,冷弯钢板桩应用范围较狭窄,大都作为应用的材料补充,热轧钢板桩一直是工程应用的主导产品。基于钢板桩在施工作业中的诸多优点。


国家质量监督检验检疫总局、国家标准化管理委员会于2007年5月14日发布了《热轧U型钢板桩》国家标准,并于2007年12月1日正式实施。


冷弯钢板桩是在由冷弯机组连续滚压成形,且侧面锁口可连续性搭接以形成一种板桩墙的钢结构体。 冷弯钢板桩采用较薄的板材(常用厚度为8mm~14mm),以冷弯成型机组加工而成。其生产成本较低而价格便宜,定尺控制也更灵活。


但因加工方式简陋,桩体各部位厚度相同,截面尺寸无法优化导致用钢量增加;锁口部位形状难控制,联接处卡扣不严、无法止水;受冷弯加工设备能力制约,只能生产钢种强度级别低、厚度较单薄的产品;且冷弯加工过程中产生的应力较大,桩体使用中易产生撕裂,应用具有较大的局限性。


在工程建设中,冷弯钢板桩应用范围较狭窄,大都只是作为应用的材料补充。


冷弯钢板桩特点: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。


4、钢板桩的优点和用途


a、钢板桩的优点:


钢板桩的基本结构:一是钢制板桩,二是两边系接头结构,三是在地里或水中构成墙壁。


由于它的特殊结构,因而具有独特的优点:


(1)承载力强,自身结构轻,钢板桩构成的连续墙体具有很高的强度与刚性。


(2)水密性好,钢板桩连接处锁口结合紧密,可自然防渗。


(3)施工简便,能适应不同的地质情况和土质,可减少基坑开挖土方量,作业占用场地较小。


(4)耐久性好,视使用环境的差异,寿命可长达50年。


(5)施工环保,取土量和混凝土用量大幅减少,可有效保护土地资源。


(6)作业高效,极适于快速实施防洪、塌陷、流沙、地震等救灾抢险与预防。


(7)材料可回收反复使用,在临时性工程中,可重复使用20~30次。


(8)与其它单体构造物相比,墙体较轻且具有较大的适应变形能力,适于各类地质灾害的预防处理。


此外,使用钢板桩能处理并解决挖掘过程中出现的一系列问题;能提供必要的安全性,救灾抢险的时效性较强;能降低对空间的要求,不受天气条件的制约;能简化检查材料或系统性能的复杂程序;保证其适应性,互换性良好。


b、钢板桩的用途:


钢板桩广泛用于地铁站、隧道、建桥围堰、驳岸、市政工程、土建工程的深基坑、沟槽、管道、地下室等挡土、挡水的开挖围护,在工程上发挥重要作用。


用途可分为永久性建筑结构、临时性建筑结构、抢险救灾用建筑:


(1)永久性建筑结构包括:码头、卸货场,堤防护岸,护墙、挡土墙,防波堤,导流堤,系船柱,船坞、修船所,闸门、落水管,基础加固、防止冲塌、隔水墙。


(2)临时性建筑结构包括:封山,临时护岸,断流,临时假岛,建桥围堰,大型管道铺设临时沟渠开挖的挡土、挡水、挡沙墙。


(3)抢险救灾用建筑包括:防洪,塌方,塌陷,流沙


钢板桩在国内的应用情况及消费量调查

1、国内的应用情况:


上世纪50年代末在武汉长江大桥建设中,由铁道部大桥局从原苏联引进,我国首次将U型钢板桩应用于桥墩围堰水中施工。

钢板桩未来趋势分析


此后数十年,受经济实力的制约,加之国内不具备生产装备与轧制技术,同时限制于工程机械匮乏及施工技术落后等因素,热轧钢板桩的应用一直处于停滞状态。


20世纪末,某钢业公司凭借自国外引进万能轧机生产线的工艺装备条件,生产了幅宽为400mm的SLU5-1型钢板桩5000余吨。并成功应用于嫩江大桥围堰、靖江新世纪造船厂30万吨船坞及孟加拉防洪工程等项目。但由于试生产期间生产效率低、经济效益差、国内需求少及技术经验不足等原因,未能持续生产。


自2000年起,随着我国经济的迅猛发展,各类新颖、高效、环保的工程施工技术与材料逐渐得以推广应用。钢板桩因其高强轻质、止水性好、耐久性强、施工效率高、占地少等本身固有的独特性能,解决了我国若干大型工程建设的施工难题。


如上海长兴岛造船基地一期项目、唐山曹妃甸煤炭码头等重大工程,为钢板桩提供了用武之地,钢板桩施工工法获得了实践舞台,这些项目一次性钢板桩用量均达万吨,取得了良好的经济和社会效益。


此外,在基坑围护、挡水围堰、码头建设等一些工程中临时性应用也得到尝试。如浦东国际机场二期工程、上海世博园项目、杭州湾跨海大桥、温福铁路等工程,钢板桩临时围护用量也较大。

钢板桩未来趋势分析

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钢板桩的施工发挥了重要作用,较好地满足了我国经济建设对科技创新、环保与可持续发展的需求。


但从总体上看,我国钢板桩技术应用尚处于起步阶段,与发达国家尚存在极大的差距。


2、市场消费量调查:


据了解,国外热轧钢板桩的消费结构大致是:60%用于一次性使用的永久性结构,约40%在临时结构中反复使用。


钢板桩的重复使用业务由专业打桩租赁公司经营,如德国的蒂森克虏伯在德国有13家连锁经营的专业打桩与租赁公司,基本覆盖了德国国内市场。


日本目前钢板桩租赁与打桩量逾100万吨/年,钢板桩年周转次数超过3次(整个应用周期按8次摊销折旧)。


除日本外,新加坡与韩国的钢板桩租赁与打桩业也十分发达。


目前,全球钢板桩年消费量300万吨以上,其中欧洲约50万~60万吨,北美也达50万吨以上。


在亚洲地区,日本年消费量50万~60万吨、韩国约20万吨、东南亚近20万吨(其中新加坡年消费量10万吨)。

地区和国家 年销售量
欧洲 50-60万吨
北美 50万吨
日本 50-60万吨
韩国 20万吨
东南亚 20万吨

3、厂家投产现状:


我国处于经济快速发展期而地域广、地质结构复杂,具有应用钢板桩的广泛需求。同时,随着我国一批现代化冶金装备的投产运行,规模较大钢厂已经具备开发生产钢板桩的实力,我国将来会在世界钢板桩生产中占据越来越重要的地位。


(1)、热轧钢板桩:目前国内热轧钢板桩的生产厂家有武钢、津西、莱钢、鞍山紫竹、包钢等钢厂都已经开发生产钢板桩。但是由于生产工艺复杂及生产效率等问题,全球热轧钢板桩目前仍以日本、韩国、欧洲等国外钢厂生产为主。


(2)、冷弯钢板桩:主要有江苏顺力钢业集团、欧领特(上海)重型冷轧有限公司、江苏国强日铁建材有限公司、山西鼎荣冷弯型钢有限公司、武钢集团汉口轧钢厂等生产。


国内行业发展与投资前景分析

1、产品结构方面:


传统的钢板桩产品按生产工艺划分,有热轧钢板桩和冷弯钢板桩。


但近些年也出现了许多冷加工结合焊接工艺等形式的复合加工型钢板桩,以及结合H型钢或管桩而形成的组合桩体系,大大丰富了钢板桩市场的品种。


在工程建设中,热轧钢板桩一直是工程应用的主导产品。


目前,世界上的热轧钢板桩种类有 U 型、Z 型、AS 型、H 型等几个大类数十个规格,Z 型和 AS 型钢板桩的生产、加工及安装工艺较为复杂,主要在欧美应用较多,包括我国在内的整个亚太地区大多使用U型钢板桩。


一般来说,热加工钢板桩具有尺寸规范、性能稳定、质量好、止水性好、耐久性强等优点,已广泛应用到许多工程项目中。


由于生产设备和工艺方面的限制,目前,世界上热轧钢板桩的单片宽度最大只能做到900 mm左右,单片的截面模量最大不到4000 mm。

钢板桩未来趋势分析

日本新日铁住金 900mm宽帽型钢板桩

(近2年已经开始在国内开始应用)


另外,由于这方面的限制,热加工钢板桩截面形式的变化也非常困难,市场上仅能提供若干特定截面形式的钢板桩,对于生产自主设计的钢板桩截面则将耗费大量的投资。


因而设计方不能根据设计定制产品,这常常导致超设计的发生,从而出现浪费。


对于冷加工钢板桩,国内则对它比较陌生,或是存在误区,尤其是对于冷加工钢板桩的最新发展缺乏了解而不敢使用。


事实上,冷加工钢板桩正是当前国际上钢板桩的一个发展趋势,许多国际上大型的钢板桩生产公司,如ESC钢铁、Arcelor钢铁、Skyline钢铁、Oriental 钢铁等都已开展在冷加工产品上的研制和开发。


冷加工钢板桩在生产方面具有加工灵活简便、生产效率高的特点,客户可以根据自身需求,量身定做满足要求的钢板桩。


在产品质量方面同样具有性能稳定、质量好、钢材强度高、耐久性强的特点,并且在节约钢材方面较热加工钢板桩有较大优势。


2、产业竞争:


从全球范围看,钢板桩是未来工程主要使用产品,市场前景广阔,预计未来几年,全球产值将以10%左右的速度递增。


目前,行业平均毛利率在15%左右,盈利性较好;国际市场集中度高,产品的生产集中于几个大型钢铁生产企业。


由于钢板桩产品型号众多,且各型号产品应用领域有一定区别,而钢板桩生产工艺复杂,发展中国家难以在要求型号全的前提下保证盈利能力,在世界竞争格局中处于弱势地位。


世界钢板桩大型生产企业往往型号全,产品应用市场广泛,拥有市场的控制力。


因此,总体看来,钢板桩行业具有较高的进入壁垒。随着行业的发展,钢板桩产业将走向差异化、系统化、特色化。


钢板桩需求预测

从市场竞争来看,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。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。与世界钢板桩生产先进国家相比,我国有许多明显差距。


随着我国经济的快速发展,各类快捷、高效、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。


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。


国内钢板桩行业发展关注热点

(1)、近几年,我国农土地资源呈不断萎縮状态,特别是在长三角、珠三角等人多地少的工业发达地区。


在土木工程建设中,采用钢板桩不仅可以减小填筑断面,减少土方填筑量。


而且节约用土、保护环境。随着我国土地资源管理的不断加强,钢板桩工法这一新技术必将得以普及与推广应用。


(2)、为了提高自然灾害防御能力,减少山体滑坡与泥石流及江河洪涝等自然灾害对人们居住环境和自然环境的破坏。


采用钢板桩施工技术提高护坡、护岸质量等级,这对人口稠密的山区及其周边交通要道、对长江黄河等大型河流两岸的维护有着特别的意义。


这些工作措施将会带来显著的钢板桩需求。


(3)、钢板桩产品国家标准可为生产厂家及广大用户提供了一个很好的技术支撑。


以些具备开发热轧钢板桩硬件实力的大型钢企,一直在跟踪钢板桩市场。


预计今后5-10年内,随着一批现代化轧钢工艺装备的投产运行,我国将形成较大的热轧钢板桩生产能力,可为工程建设提供充足的物资保证。


(4)、未来10-20年间我国水域改造及沿江临海地地区基础建设规划,江河湖海大开发必将导致江河流域的改造,交通运输业的大量投入,必将掀起跨江、跨海及崇山峻岭中大桥的建设高潮。


长三角、珠三角、环渤海经济圈的持续开发,黄河入海口区域大开发等都将出现关乎我国经济发展的超级大型系列工程。


同时,我国高速铁路、城际轻轨干线、高速公路国道等交通大动脉的兴建方兴未艾。


工程建设中涉及的一系列技术、经济、环保等问题均为钢板桩的应用提供利润广阔空间,必将对未来钢板桩市场提供强有力的支撑。


(5)、十三五”交通固定资产投资预计达到15万亿元,较“十二五”约增加2.5万亿元;“十三五”期间,交通扶贫建设总投资规模达到1.8万亿元。



文章来源:

新型建材需求悄然上涨,钢板桩未来趋势锐不可当

唐山报春钢铁研究院 (2017年3月20日

编辑整理:项敏


上海喆轩商贸有限公司


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水刀辅助沉桩应用汇总(内含视频)

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水刀并用压入

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水刀工法

 将钢板桩压入砂质地基时,利用水刀并用压入可以有效的减轻贯入抵抗力。桩端附近安装的喷射嘴通过喷射高压水,增强土粒子间的空隙水压力,并创造土粒子可以轻松移动的临时状态。同时,向地面涌出的高压水降低了桩表面与土体的摩擦,并可防止土体进入锁口内部发生压密。桩压入到所定深度后,收回喷射嘴和水刀软管。


        水刀并用压入降低了贯入抵抗力,以较小的压入力就可以完成压入施工而且对桩不会造成破坏。喷射水的流量和压力可以根据施工情况进行调整,将对地基的影响控制在最小范围。在压入工法中,运用水刀并用压入完成的桩可以提供足够的反力表明水刀并用压入的桩的表面摩擦抵抗力在施工后可快速回复至正常状态。

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水刀引孔

上海劲龙机械设备有限公司

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高压水刀辅助沉桩

东南岩土

       随着建筑业发展中绿色装配式建筑理念的进一步推广,钢板桩、H型钢、钢管桩等预制桩在深基坑等地下工程的应用越来越多。目前一般采用传统的振动法进行预制桩的沉桩施工,但是该方法较硬土层硬塑状的黏土、密实的砂土层)中沉桩难度较大,进展缓慢,效率极低。



      高压水刀辅助沉桩技术,是沉桩施工时,在桩体下端安装高压水刀,喷射高压水流切割土体,喷射水流与沉桩同步进行,解决了打桩过程中难以穿过坚硬土层的问题,尤其对于标贯击数大于20的较硬土层,效果更为显著。高压水刀辅助钻孔后,沉桩阻力明显减小,沉桩速度加快,效率提高50%以上,施工成本没有提高。由于打桩难度减小,有效保护了桩体。


 适用范围

针对不同土质情况,可以应用不同的方案:

  • 坚硬土质,可用水刀头直接下沉钻孔,沉桩优势明显;

  • 粘土层、砂土层、残积土或全风化岩,也可应用,当地质为全风化岩时,直接使用高压水冲孔;

  • 中风化岩或强风化岩地层,不适用。


 经济效益和社会效益

  • 市场需求方面


高压水刀辅助沉桩技术相比传统桩基施工技术,可节约桩基工程造价,施工速度较快,质量安全可靠,满足绿色环保要求,市场需求量巨大。


  • 工程质量方面

高压水刀辅助沉桩,使得施工难度大大降低,桩体得以保护,其施工速度快、工序少、工程造价低、施工方便、且质量易控,现场施工工艺成熟,降低了工程风险。


  • 作业环境和劳动强度方面

高压水刀辅助沉桩技术降低了沉桩施工难度,锤击能或静压机械功率降低,减少工程噪音,施工机械减少,工作环境得到改善,施工难度降低,压桩工序减少,施工速度加快,有利于安全、文明施工和环境保护。


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Jetting-Assisted Sheet Pile driving

ArcelorMittal

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