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日本钢板桩工法的开发与发展

拉森钢板桩 2024年5月20日 项敏 78


日本钢板桩工法的开发与发展

作者:日本钢管桩与钢板桩技术协会 代表理事 工博 岡原 美知夫


1923年,日本发生了关东大地震,为了迅速开展港口、河流的修复工作,从世界各地进口了大量钢板桩,开始寻求钢板桩国产化。1931年,日本八幡制铁所首次开始生产和销售U型钢板桩。


日本钢板桩工法的开发与发展

目前,日本生产的热轧钢板桩有U型钢板桩、帽型钢板桩、直线型钢板桩。其中帽型钢板桩于2012年开始生产销售,是采用有效宽度900mm的大截面帽形,可减少安装片数,且无需降低接头效率,可降低施工成本,缩短工期施工期。

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钢板桩常用的施工方法有冲击法、振动锤法、压入法。在国外,出现了几年前难以想象的大型、高性能液压锤和振动锤。近年来,日本国内一些建筑企业积极引进国外制造的工程机械。此外,压入机械变得越来越大、越来越复杂,值得注意的是,压入法在日本国内外的竞争力正在增强。工程机械性能的提高,有助于提高施工效率,克服钢板桩施工方法的局限性。


钢板桩法主要用于封堵、挡土等临时结构,但近年来也广泛应用于河道结构、港口结构等永久性结构。与此同时,对钢板桩施工方法的高精度设计和施工的需求不断增长。


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过去,在松软的地面上建造路堤时发生的地面变形(例如沉降),为了阻挡应力并抑制对周围地面的变形,连续建造钢板桩直至支撑层。为此,通过产业界、政府和学术界(九州大学、原建设省九州机械研究所、材料制造商)的合作,推动了将施加到支撑层的钢板桩和仅施加到软土地基一半的浮动板桩相结合的钢板桩施工方法的开发。通过组织钢板桩研究小组组织并汇编为研究成果的技术资料的“序言”中,担任主席的九州大学落合英俊教授指出,PFS(Partial Floating Sheet-Pile Method,部分浮动钢板桩法)方法的起源是“思维的转变”。换句话说,我们开发了这种施工方法,改变了钢板桩连续施工到支撑层的传统观念,实现了降低成本并保证板桩墙的透水性。


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此外,针对近年来地震造成的河堤大面积液化破坏,日本国家科研院所等机构一直在研究河堤液化对策,例如,已经出版了《河堤液化措施指南》。钢板桩施工法,在路堤两侧坡脚处连续打入钢板桩,钢材的刚性和预埋件的地面阻力,防止因液化而产生的地面变形。钢板桩工法也常用于受损路堤的修复,因为它具有优良的止水性能,可缩短工期。此外,钢板桩法的新应用领域也在考虑之中。日本的堤坝一般是土堤,有人指出,当洪水漫过堤顶时,堤坝会在短时间内被冲刷和侵蚀,导致堤坝决口。为此,日本国土交通省正在积极研究加固路堤的方法,其中主导的施工方法之一就是双排钢板桩法。它被称为钢板桩心墙路堤,相关方面研究已久,但通过在路堤内浇筑多排钢板桩墙和拉杆来约束路堤内部,以增加路堤的稳定性,在洪水期间可以在一定时间内增加顶部高度。此举有望在洪水期间维持一定时间的冠高,并防止堤坝决口。钢板桩心墙路堤已用于沿海堤防,但尚未在河道加固中全面采用。特别是,对于筑在路堤内的钢板桩(水路等)对路堤的影响,目前还不能说有足够的知识。尽管基于设计施工实例和堤体监测数据分析进行适当风险评估的基础上应用这种施工方法是可取的,但毫无疑问,随着全球变暖的进展,减少洪水造成的损失是迫在眉睫的社会需求。


迄今为止,钢板桩法在基础设施建设中的地位并不高,但一旦在这种结构中得到全面应用,它有望成为一种主要方法。


来源:《基础工》2023 Vol.51 No.10

(日本土木工程/建筑基础施工及设备专业杂志)

作者:日本钢管桩与钢板桩技术协会 代表理事 工博 岡原 美知夫

翻译整理:项敏

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