我國熱軋鋼板樁標(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)輕質(zhì)、耐久性強(qiáng)、止水效果好、施工效率高、可重復(fù)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(yīng)用需求。本文敘述了熱軋鋼板樁產(chǎn)品國家標(biāo)準(zhǔn)采標(biāo)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(xué)成分、力學(xué)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(biāo)情況進(jìn)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(jì)指標(biāo)優(yōu)劣的方法。熱軋鋼板標(biāo)準(zhǔn)體系的建立與究善必將有效引導(dǎo)熱軋鋼板樁研發(fā)與生產(chǎn),促進(jìn)我國鋼板樁應(yīng)用技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展。

關(guān)鍵詞:鋼板樁 標(biāo)準(zhǔn) 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(qiáng)輕質(zhì)、耐久性強(qiáng)、止水效果好、施工效率高、可重復(fù)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(yīng)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(hù)了土地資源、環(huán)保效果顯著;具有超強(qiáng)的預(yù)防、控制洪澇、泥石流、塌方等突發(fā)性自然災(zāi)害與救災(zāi)搶險功能。

1生產(chǎn)應(yīng)用現(xiàn)狀

20世紀(jì)初歐洲最先生產(chǎn)鋼板樁，至上世紀(jì)六十年代,西方主要經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家已普遍使用,應(yīng)用領(lǐng)域包括岸壁、防波堤、護(hù)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(hù)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(jìn)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(yīng)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(jìn)水平。

與發(fā)達(dá)國家相比，我國鋼板樁的生產(chǎn)和應(yīng)用起步晚、差距明顯。上世紀(jì)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(jìn)U型鋼板樁,應(yīng)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(jì)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(jī)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(dǎo)致熱軋鋼板樁的應(yīng)用長時間處于停滯狀態(tài)。本世紀(jì)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(rèn)識逐步加強(qiáng),熱軋鋼板址在相關(guān)工程中逐漸得到應(yīng)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(rèn)同，逐漸摸索并積累了一定的鋼板樁設(shè)計應(yīng)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(yán)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(jìn)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(biāo)的熱軋U型鋼板樁5000余噸，填補(bǔ)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(jì)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(yīng)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(dāng)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(biāo)準(zhǔn)的助力下,熱軋U型鋼鋼板樁市場應(yīng)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(jì)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(rèn)識,在一些重大工程中得到了應(yīng)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(rèn)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(jī)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(dǎo)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(jī)及軌梁軋機(jī)或萬能軋機(jī)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(yīng)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。

3.采標(biāo)情況

國際上熱軋鋼板樁產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)主要有歐標(biāo)、日標(biāo)美標(biāo)等幾大標(biāo)準(zhǔn)體系,包括我國的多數(shù)國家日標(biāo)、歐標(biāo)等兩大標(biāo)準(zhǔn)體系影響力最大。

日標(biāo)體系JIS A5528《熱軋鋼板樁》包括U型、Z型、H型、直線型等四類鋼板樁(管型樁另有單獨的標(biāo)準(zhǔn)(鋼管樁》JISA5530),標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了鋼板樁的牌號、化學(xué)成分、力學(xué)性能、形狀、尺寸及允許偏差、單位質(zhì)量、外觀、試驗、檢驗、標(biāo)志等內(nèi)容,標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了U型Z型、H型、直線型等四類鋼板樁產(chǎn)品，但未規(guī)定產(chǎn)品具體規(guī)格尺寸(前期企業(yè)間各自為戰(zhàn)，市場產(chǎn)品規(guī)格型號有些混亂，經(jīng)日本鋼管樁協(xié)會協(xié)調(diào),已形成了相對統(tǒng)一的規(guī)格型號)。

歐標(biāo)體系

EN10248-1《熱軋非合金鋼鋼板樁第1部分交貨技術(shù)要求》及EN10248-2《熱軋非合金鋼板第2部分:尺寸、外形及允許偏差》,標(biāo)準(zhǔn)分別規(guī)定了鋼板樁的牌號、化學(xué)成分、力學(xué)性能、技術(shù)性能、表面質(zhì)量、檢驗和試驗、標(biāo)志等內(nèi)容以及鋼板樁的形狀尺寸及允許偏差、重量以及鋼板的接頭等內(nèi)容,標(biāo)準(zhǔn)同樣涵蓋了U型Z型H型、直線型等四類鋼板樁產(chǎn)品,也未規(guī)定產(chǎn)品具體規(guī)格型號(各企業(yè)自行決定規(guī)格型號,其中德國、盧森堡等國鋼板樁各有四個品種數(shù)十個規(guī)格型號，不同企業(yè)產(chǎn)品相互替換較困難)。

美標(biāo)體系

ASTM A328/A328M(鋼板樁規(guī)格》,標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了鋼板樁的交貨一般要求、冶煉方法、化學(xué)成分、力學(xué)性能等內(nèi)容，涵蓋了熱軋與冷彎兩個大類,也未在標(biāo)準(zhǔn)中列出產(chǎn)品品種、規(guī)格型號,生產(chǎn)自由度更大。

我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)體系

GB/T 20933-2007(熱軋U型鋼板》標(biāo)準(zhǔn)僅列出U型鋼板樁一個品種,規(guī)定了鋼板樁的訂貨內(nèi)容分類、代號、尺寸、外形、重量及允許偏差、技術(shù)要求、試驗方法、檢驗規(guī)則、包裝、標(biāo)志及質(zhì)量證明書等內(nèi)容，為便于生產(chǎn)及設(shè)計應(yīng)用的選用，選用了日本及歐洲國家部分U型鋼板樁產(chǎn)品規(guī)格型號，規(guī)定了包含4個系列、20個規(guī)格型號的產(chǎn)品具體尺寸。

4 標(biāo)準(zhǔn)制修訂沿革

2004年，作為力主推進(jìn)我國熱軋鋼板樁市場應(yīng)用的積極倡導(dǎo)者,上海瑞馬鋼鐵有限公司以“標(biāo)準(zhǔn)先行、引導(dǎo)生產(chǎn)、引領(lǐng)應(yīng)用”的開拓性理念,倡導(dǎo)并會同馬鞍山鋼鐵股份有限公司提出了《熱軋U型鋼板樁》標(biāo)準(zhǔn)的編制申請。2005年元月由馬鋼向全國鋼標(biāo)委提出標(biāo)準(zhǔn)制訂申請,2005年7月國標(biāo)委會以“委計[2005]68號”文,將《熱軋U型鋼板樁》列入 2005-2006年度國家標(biāo)準(zhǔn)制、修訂計劃,批準(zhǔn)起草單位為馬鞍山鋼鐵股份有限公司、上海瑞馬鋼鐵有限公司冶金工業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)研究院等單位。主要參編單位通過對日、歐、美等國家或地區(qū)熱軋鋼板樁產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)研分析與歸納，結(jié)合我國市場需求與工藝裝備條件,提出了具有鮮明中國特色的鋼板樁產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。2007年5月我國首部熱軋鋼板樁標(biāo)準(zhǔn)(熱軋U型鋼板》(GB/T 20933-2007)獲得頒布,同年12月1日正式實施。

《熱軋U型鋼板樁》國家標(biāo)準(zhǔn)的頒布實施,很好促進(jìn)了我國熱軋鋼板樁產(chǎn)品的推廣應(yīng)用、為近年鋼板樁應(yīng)用技術(shù)的快速普及與發(fā)展做出了貢獻(xiàn)、同時在生產(chǎn)制造領(lǐng)域也發(fā)揮了積極的作用?？梢宰院赖恼f,該標(biāo)準(zhǔn)的出臺,對我國鋼板樁產(chǎn)品生產(chǎn)與應(yīng)用具有里程碑式的意義。

標(biāo)準(zhǔn)實施以來，國內(nèi)熱軋鋼板樁市場應(yīng)用發(fā)展變化較大,有關(guān)鋼鐵企業(yè)工藝裝備配置、生產(chǎn)技術(shù)能力得到了較大提升,2010年馬鋼有關(guān)部門與上海瑞馬協(xié)商后,向全國鋼標(biāo)委提出了《熱軋U型鋼板樁)標(biāo)準(zhǔn)的修訂申請。根據(jù)鋼標(biāo)委(2011]23號文轉(zhuǎn)發(fā)“國標(biāo)委綜合[2011)57號文”下達(dá)的國家標(biāo)準(zhǔn)制修訂計劃要求,《熱軋 U型鋼板樁》列入 2011年國家標(biāo)準(zhǔn)制訂計劃。標(biāo)準(zhǔn)制定計劃下達(dá)后,馬鋼即會同上海瑞馬開展了相關(guān)研究工作，上海瑞馬結(jié)合國內(nèi)外熱軋鋼板樁生產(chǎn)與應(yīng)用技術(shù)的最新發(fā)展動態(tài),提出了將《熱軋U型鋼板樁》標(biāo)準(zhǔn)升級為《熱軋鋼板樁》標(biāo)準(zhǔn)的方案，2012年8月完成了《熱軋鋼板樁)標(biāo)準(zhǔn)修訂征求意見稿的編制，2013年5月鋼標(biāo)委組織召開了《熱軋鋼板樁》標(biāo)準(zhǔn)審定會,現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)即將報批頒布。