張俊松

中交第一航務(wù)工程局有限公司，天津 300456

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目背景

馬來西亞東部沿海鐵路項(xiàng)目位于馬來西亞半島東海岸，是“一帶一路”沿線上最大的交通基建工程，是中國企業(yè)目前在境外簽署的規(guī)模最大的工程項(xiàng)目，也是迄今為止中馬之間最大的經(jīng)貿(mào)合作項(xiàng)目。該項(xiàng)目政治意義重大，國際關(guān)注度高。線路的起點(diǎn)位于吉蘭丹州內(nèi)的哥打巴魯，終點(diǎn)位于雪蘭莪州內(nèi)的巴生港，全長約640km，工程規(guī)模巨大。按總體規(guī)劃，線路范圍內(nèi)橋梁總長度約130km。

馬來西亞東海岸水系發(fā)達(dá)，大小河流、溝渠密布。在鐵路建設(shè)過程中，需要建造大量的鋼便橋以供水上作業(yè)使用，鐵路建設(shè)竣工前，需要對鋼便橋進(jìn)行拆除。馬東鐵項(xiàng)目在2018年由于政府換屆選舉停工，并于2019年4月重啟，線路發(fā)生重大調(diào)整，線路上建設(shè)完成的鋼便橋需予以拆除，并在新線路上完成新建。

1.2 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

常規(guī)鋼便橋的關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)為設(shè)計(jì)跨度，分別為6m、9m和12m，采用不同的跨度對工程量有較大影響，同時也對鋼便橋拆除能力有不同的要求。鋼便橋標(biāo)準(zhǔn)橫斷面具體如圖1所示。

圖1 鋼便橋標(biāo)準(zhǔn)橫斷面

1.3 地質(zhì)及水文

馬來西亞半島中部為多條平行于半島走向的山脈，把半島分割成東部濱海帶、中央山地帶和西部濱海帶三個地理區(qū)域高、兩側(cè)低的地勢。擬建鐵路主要位于東部濱海帶和中央山地帶。

沿線地表水主要存在于河流溝谷和湖泊內(nèi)，沿線河流較多，尤其在東部降水量較大的地區(qū)，主要河流有S.Kelantan、S.Peng Datu、S.Semerak、S.Besut、S.Terengganu、S.Dugun、S.Paka、S.Kemaman、S.Kuantan、S.Pahang等，這些河流向東流入南海。地下水主要為第四系孔隙潛水和基巖裂隙水?？紫稘撍饕A藏在于山區(qū)、平原區(qū)的粉質(zhì)黏土、粉土、粉細(xì)砂等地層中。

東部濱海平原區(qū)海拔較低，距離南海較近，其地表水和地下水具有較強(qiáng)的侵蝕性。在中央山地丘陵區(qū)，地表水或地下水一般不具有侵蝕性。東部濱海帶（主線DK0+000～DK341+000）宏觀地勢西高東低，有大量發(fā)源于中央山地帶的河流，由西向東流入南海。該區(qū)主要為河流沖積平原區(qū)，地形相對平緩略向東傾。地層以第四系沖洪積層為主。距離南海較近，地下水埋藏一般較淺，在緩慢水流環(huán)境中沉積的黏性土，多呈軟塑～流塑狀，承載力低，屬于軟土。

中央山地帶（主線DK341+000～DK640）宏觀地勢略向東南傾斜，該區(qū)分布有Timur、Tahan、Bajara等近南北走向的山脈，地形高低起伏，落差較大。該區(qū)主要為低山丘陵區(qū)，靠近Bajaran山脈（Bentong），相對高差較大，平均海拔為40～1050m。地表以第四系沖洪積層、坡積層為主，基巖主要以中生代花崗類巖石、石英巖和奧陶系至志留系的千枚巖、片巖、頁巖為主。

1.4 地震動參數(shù)

馬來西亞半島位于Sunda大陸架（Sunda Shelf），地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定，地震危險水平處于低～中級別。依據(jù)東南亞地震烈度圖，對地震動峰值加速度進(jìn)行劃分，具體如表1所示。

表1 沿線地震動峰值加速度區(qū)劃表

2 鋼便橋拔樁方案

2.1 不同跨度鋼便橋的鋼管樁拔除方案

（1）鋼便橋跨度為6m，采用55t履帶吊配合90型振動錘即可拔除，現(xiàn)場需要做好安全環(huán)保等措施。

（2）鋼便橋跨度為9m，采用75t履帶吊配合90型振動錘即可拔除，現(xiàn)場需要做好安全環(huán)保等措施。

（3）鋼便橋跨度為12m，采用100t履帶吊配合90型振動錘即可拔除，現(xiàn)場需要做好安全環(huán)保等措施。但由于鋼便橋的寬度為6m，100t履帶吊無法在便橋上行駛，因此需采用75t履帶吊配合進(jìn)行鋼管樁拔除作業(yè)。同時，還需增加打設(shè)鋼管樁和貝雷梁懸挑段，履帶吊行進(jìn)至約9m位置處進(jìn)行拔除作業(yè)[1]。貝雷梁懸挑段加固詳細(xì)步驟如下：①加工2根24m周轉(zhuǎn)使用鋼管樁、1根雙拼40#工字鋼支撐梁；②距懸挑貝雷梁前端兩側(cè)各打入1根鋼管樁，端頭低于貝雷梁下弦35～40cm；③在臨時支撐鋼管樁頂安放雙拼40#工字鋼梁；④將貝雷梁與40#工字鋼間縫隙用薄鋼板塞緊，前端略翹起2～3cm；⑤前端6m重新鋪25#工字鋼找平橋面；⑥利用75t履帶吊進(jìn)行拔樁，回轉(zhuǎn)半徑為9m。

2.2 不同地質(zhì)條件下的鋼管樁拔除方案

振動狀態(tài)下，樁周土體的特性離散性較大，但極限抗拔力一般比樁基極限側(cè)阻力小。根據(jù)砂土和黏性土的特性，砂土抗拔系數(shù)一般為0.5～0.7，黏性土抗拔系數(shù)一般可取0.7～0.8。對于可振動液化的土層，如細(xì)砂、粉細(xì)砂及粉土，液化狀態(tài)下，極限抗拔力可忽略不計(jì)[2]。本節(jié)主要針對12m標(biāo)準(zhǔn)跨方案黏性土地質(zhì)條件進(jìn)行分析。

（1）有限元分析。鑒于振動狀態(tài)下樁基拔除受地質(zhì)影響較大，最可靠的方法如下：首先通過現(xiàn)場試驗(yàn)對其影響進(jìn)行驗(yàn)證；然后監(jiān)測并積累拔樁過程中的拔力變化；最后通過有限元分析軟件進(jìn)行相關(guān)模擬[3]。文章采用鋼便橋內(nèi)力計(jì)算通過采用Autodesk公司的有限元分析軟件Robot建立主棧橋三維模型進(jìn)行有限元計(jì)算。鋼便橋樁基均采用直徑為0.63m的鋼管樁，壁厚10mm，橫向間距為1.83m，鋼材采用Q235，鋼管樁樁入土深度為12.0m。橋梁臨時跨為6m，標(biāo)準(zhǔn)跨12m。

（2）樁基抗拔。經(jīng)理論計(jì)算，樁基抗拔力小于履帶吊回轉(zhuǎn)半徑提供的上拔力，安全系數(shù)為1.24。

（3）樁基承載力。經(jīng)理論計(jì)算，新打設(shè)的鋼管樁樁基承載力大于履帶吊拔樁施工作用的荷載產(chǎn)生的內(nèi)力，安全系數(shù)為1.43。

3 現(xiàn)場檢驗(yàn)及建議

（1）標(biāo)準(zhǔn)跨6m。無論黏性土還是砂性土地質(zhì)，采用55t履帶吊配合90型振動錘均可安全拔除。

（2）標(biāo)準(zhǔn)跨9m。無論黏性土還是砂性土地質(zhì)，采用75t履帶吊配合90型振動錘均可安全拔除，其中黏性土層承載力較高，而且土層較厚的情況下，拔樁稍有困難。

（3）標(biāo)準(zhǔn)跨12m。無論黏性土還是砂性土地質(zhì)，采用100t履帶吊配合90型振動錘均可以拔除，其中黏性土層承載力較高，而且在土層較厚的情況下，拔樁困難；砂性土地基在振動狀態(tài)下液化，抗拔側(cè)阻明顯下降，拔樁較為容易。采用75t履帶吊配合振動錘方案需要增打鋼管樁、架設(shè)貝雷梁懸挑段，方可成功拔樁。

（4）設(shè)計(jì)考量。根據(jù)河床地質(zhì)斷面，優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)跨度。鋼便橋設(shè)計(jì)過程中應(yīng)充分考慮地質(zhì)條件，砂性土地質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)跨度可以放大至12m，確保鋼便橋能夠被順利拆除。設(shè)計(jì)過程中，還應(yīng)考慮拔樁時履帶吊的作業(yè)半徑和起吊能力，盡量減少對當(dāng)?shù)睾哟苍斐傻挠绊憽?/p>

（5）水上拔樁。根據(jù)當(dāng)?shù)刭Y源及河流通航條件，在有條件且具有技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的情況下，可以選擇水上拔樁。

（6）使用時間。隨著鐵路施工的展開，大量的施工設(shè)備從鋼便橋上通過，鋼管樁與周邊土層結(jié)合較為緊密，抗拔側(cè)阻逐步增加，應(yīng)予以拔樁實(shí)施方案足夠的重視。

4 結(jié)束語

綜上所述，鋼便橋作為線性工程中常見的臨時施工措施，采用鋼管樁+貝雷梁結(jié)構(gòu)形式的鋼便橋其跨度較型鋼結(jié)構(gòu)具有明顯優(yōu)勢，能有效減少鋼便橋用鋼量，因此得到了廣泛使用。文章通過理論分析對比及現(xiàn)場實(shí)踐檢驗(yàn)，確定了最終方案，并順利完成了拆除作業(yè)，取得了良好的成效，為在馬來西亞東部沿海地區(qū)進(jìn)行鋼管樁打設(shè)和拔出積累了寶貴的施工經(jīng)驗(yàn)。