李光伟
中国水利水电第十一工程局有限公司 河南郑州 450000
摘要：引江济淮工程江水北送段二标段起止桩号为K155+015～K132+500，共长约为22.5km，其中商合杭高铁桥跨西淝河桩号为151+815～151+496。由于商合杭高铁已经进入试运行阶段，为了防止商合杭高铁沉降，该段河道施工不允许进行深井降水，故土方开挖及护坡施工时应考虑对高铁桥沉降的影响，拟采用水下模袋混凝土施工方式进行河道护坡防护。
关键词：高地下水；粉细砂层；模袋混凝土；
1工程概述
引江济淮工程江水北送段二标段起止桩号为K155+015～K132+500，共长约为22.5km，西淝河上段不属于规划航道，无航运要求，两岸堤防均为弃土自然成堤。其中商合杭高铁桥跨西淝河上段桥位上游约60m为京九铁路桥，京九铁路桥与商合杭高铁桥中间为商合杭铁路贯通的保通路围堰。
本工程原计划2018年4月30日前需完成商合杭高铁桥段河道施工，由于前期受导流施工影响，导致工期延后，经我部与相关单位对接后了解到2019年汛前时段中铁十八局将会一直进行商合杭高铁无砟轨道铺设及调试施工，对基础沉降控制要求比较严格，商合杭高铁桥横跨河道段不允许进行降排水，故我部联合铁路部门、业主单位、设计单位、监理单位对该段河道进行方案讨论，经各方恰谈后确定：为避免降水对桥梁产生影响，商合杭高铁桥下河道桩号151+815～151+496范围将原设计预制块变更为模袋混凝土，进行不降水开挖施工；同时我部在进行该段河道施工期间，协议商定由中铁中铁十八局进行商合杭高铁桥沉降观测。
模袋混凝土施工范围为（桩号151+815～151+496），主要施工内容有土方开挖、河道护坡施工。由于施工范围在商合杭高铁桥附近，故土方开挖及护坡施工时应注意对铁路的影响，水下部分土方采用水上挖机开挖，河道护坡采用模袋混凝土浇筑至28.0m，左右两岸边坡从高程28m至32.28m采用预制块进行护坡施工，并做好保护措施。
2工程地质情况
根据图纸提供地质资料和实际开挖揭露的地质，其地质情况如下：以西淝河C37钻孔描述的地质情况为：高程32.10-28.2m为重粉质壤土（Q4al）：浅黄色、棕黄色，呈可塑状态；高程28.2-11.4m为粉细砂（Q3al）：灰色、黄色，呈密实状态；夹砂壤土、砾砂；高程11.4-8.95m中粉质壤土（Q3al）：灰、灰黄色，呈可塑～硬塑状态。高程8.95m以下为重粉质壤土、粉质粘土（Q3al）：黄色，湿，呈硬塑状态。夹轻粉质壤土层，含有砂礓和铁锰质结核。
工程区承压水位第四系松散层孔隙承压水，承压水主要赋存于第3层粉细砂层中，承压水位29.1m-31.0m，承压水头为1.2m-5.1m，地下水埋深为0.6-5m。
3商合杭高铁与西淝河相对关系
商合杭高铁桥跨西淝河上段桥址位于亳州市谯城区龙杨镇西北部、京九铁路桥下游约60m处，交叉里程 DK113+200，总跨径120m，与河道中心线交角101°，工程位置见下图 。
4施工工艺及方法
4.1 基坑防护
由于在商合杭高铁桥附近不能采用降水施工，且现场地质条件为粉细砂层，地下水位高于开挖面5m以上，开挖过程中容易出现流砂现象，基坑难以开挖成型，且商合杭高铁桥跨西淝河上段桥位上游约60m为京九铁路桥，京九铁路桥与商合杭高铁桥中间为商合杭铁路贯通的保通路围堰。为保证保通路围堰及作业基坑的安全稳定性，根据现场实际情况需在上游保通路围堰位置施工钢板桩进行基坑防护，施工长度为120m，单根钢板桩长15m，顶高程28m，底高程13m。拉森钢板桩采用IV型拉森钢板桩，宽400mm，高170mm，厚15.5mm，理论重量76.1 kg/m，截面面积96.99cm2，力矩4670cm4要求拉森钢板桩无穿孔，修边调直后方可使用，钢板桩共计需200根，桩长为3000m。
4.2 土方开挖
4.2.1 施工工艺
施工准备→测量放线→土方开挖运输。
4.2.2 施工方法
（1）准备工作
开挖前，明确开挖范围、施工方法及开挖要求，同时项目测量队实测开挖区地形和开挖放样资料等报送监理人复核，并经监理人批准后方可进行开挖施工。
（2）测量放样
开挖前采用石灰等明显材料标识开挖范围；在开挖过程中，需随时校核、测量开挖面的标高、边坡坡度等参数是否满足施工图纸的要求，发现偏差及时修正。
（3）土方开挖、运输
采用1.1m3水上挖掘机在基坑内开挖，开挖土方采用反铲接力的方式转运至河道两侧边坡位置，根据河道宽度和开挖深度，需要接力三次，土方开挖接力需要四台挖机，挖运至河道两侧采用汽车装运至指定弃土区。
水下部分开挖弃渣料多为淤泥，运输中防止运输渣料掉落，道路沉陷路段铺设2cm厚钢板等方法确保畅通。由于高铁桥底部要进行开挖，故开挖时应对桥柱及桥墩做好保护措施。开挖到桥墩和承台周围预留1m范围，采用人工开挖。
4.3河道护坡防护施工
4.3.1施工参数
为了保证高铁桥结构的安全性，该段河道不进行降排水，采用模袋砼进行护坡；左右两岸边坡均为采用模袋砼从河底浇筑至坡面高程28m，同时河底坡脚位置模袋向河道中心线方向延伸2m，其下铺设有10cm的碎石垫层，左右两岸边坡从高程28m至32.28m采用预制块进行护坡施工，其下铺设有10cm的碎石垫层；其中左岸（桩号151+815-151+702）断面补偿面长113m，河底高程24m，边坡坡比1:3，砼模袋单条幅宽6m，长14.5m；左岸（桩号151+702-151+502）剩余河道铺设砼模袋长200m，河底高程23.5m，边坡坡比1:3，砼模袋单条幅宽6m，长16m；右岸（桩号151+815-151+738）河道铺设砼模袋长77m，河底高程23.5m，边坡坡比1:2，砼模袋单条幅宽6m，长12m，右岸（桩号151+738-151+496）剩余河道铺设砼模袋长242m，河底高程23.5m，边坡坡比1:3，砼模袋单条幅宽6m，长16m。
砼模袋为抗老化聚丙烯土工织物，渗透系数K=1*10-2-10-3cm/s,，290g/㎡机织复合布，断裂强度4.0-6.6kN/m，模袋自带砼灌口，按3*3m间距分布，同时模袋上端预留套管袖口φ70cm用于穿钢管进行模袋加固使用。
4.3.2 主要施工方法
模袋混凝土护坡：就是以机织土工模袋作柔性模板,利用混凝土输送泵将C20混凝土压入模袋，厚度20cm，三条幅宽6m的模袋为一个混凝土单元，跳块进行施工，混凝土浇筑由下而上，依次连续，填充时间≤30min，模袋间的搭接30cm连接成整体,从而达到护坡的功能。
模袋混凝土的施工工艺：
（1）边坡处理
在进行坡面地形测量得出相应数据后作如下：
①旱地边坡处理，铺模前应按设计要求对边坡进行挖填整平，保证坡面平顺，无杂物；
②水下边坡处理，采用水上挖机进行水下边坡开挖，坡面要大体平顺，保证不平整度小于15cm。
③开挖埋固沟，用水上挖机在河道两侧坡脚进行水下开挖，控制不平整度在30cm以内；在坡面高程28m位置开挖用于固定模袋混凝土上口的埋固沟，埋固沟底宽0.4m，深0.6m。
（2）模袋铺设
模袋铺设前，要按施工编号进行详细检查,看有无孔洞，缺经、缺纬、蛛网、跳花等缺陷,检查完后,模袋铺平、卷紧、扎牢，按编号顺序运至铺设现场。打开袋包，按编号顺序铺在坡面上,检查塔接布、充灌袖口和穿管布等是否缝制有误,是否破坏。
铺设模袋时必须预留横向(顺水流方向)收缩量，一般地讲，起圈厚度在15- 25cm，横向收缩量控制在20cm左右。
为了防止模袋顺坡下滑,在坡顶模袋上缘封顶混凝土沟槽埋设1m长模袋混凝土用以加固。
（3）充灌混凝土
①混凝土的原材料和配合比。粗骨料的最大粒径主要取决于模袋充灌后的拉筋带厚度。骨料最大粒径在1-1.5cm，起圈厚度30-70cm，骨料最大粒径小于2. 5cm。砂子宜选用中细河砂。水泥多为普通硅酸盐水泥,标号P.O42.5。掺料为粉煤灰，掺量最高可达30%。
②配合比根据混凝土标号、原材料特性及混凝土和易性等要求,通过试验决定。
③混凝土的生产和充灌混凝土用常规搅拌机生产,混凝土充灌用泵车。
为了保证混凝土进入模袋时的塌落度值,在高温季节施工时，当管道长时, (不宜超过50cm),应预先以水润湿管道，对模袋同样应预先润湿。充灌模袋的速度不宜过快，压力不宜过大，一般利用低流量灌注。速度宜控制在10-15m3/h, 管道口压力控制在0.2-0.3Mpa。
模袋布自下而上从两侧向中间进行充灌,充灌饱满后，暂停10min，待模袋填料中水分、空气析出后，再稍充些填料，这样就能充填饱满，而且使充灌后的混凝土强度大于同标号的常规方法浇筑的混凝土。
在灌注混凝土的过程中，一个小单元模袋应尽量1次连续充灌完成；充灌地点设专人指挥，与混凝土的操作者时刻保持密切联系。充灌地点配备适当数量的人员观察灌注情况，对灌注困难的部位可采取踩踏的方法使其充满。
充满结束后，用绳将充灌袖口系紧,防止混凝土外溢,待混凝土稍微凝固，用人工将袖口混凝土掏出，将袖口布塞入布袋内,用水将模袋表面冲洗干净。对施工中难以避免的脚印尽量消除,然后进行保护，防止人畜踩踏或其它物品撞、压。
（4）清理现场及养护
一个施工单元完成后,把泵车等施工器具转移到下个单元,把本单元现场清理干净。
模袋混凝土终凝后,洒水养护。养护时间按设计要求确定。
5安全监测
（1）位移监测点布置
位移监测包括水平位移监测和垂直位移监测，因位移监测的桥墩位于水中，无法使用棱镜进行观测，所以使用徕卡专用反光贴纸，贴在墩身两侧。墩身位移监测可利用布置在高铁墩身上的观测贴进行监测，其中监测点布置在182、183、184、185号墩正面（南侧）左右两侧对称位置处，点位布设影像资料如下图：
墩身位移监测点的设置
（2）观测精度要求
桥梁位移（水平位移与垂直位移）变形观测精度为±lmm，读数取位至0.01mm。
（3）观测数量和时间、频次要求
本次观测区段为商合杭高铁桥180~188号。在开挖施工前3天做好采集原始数据，在疏浚开挖施工过程中每天8:00、12:00、16:00对桥墩进行观测3次，开挖排水结束后一天测一次，直至所有工程施工结束后一个月停止观测。
（4）报警值
施工期间发现当相邻两次的观测数值偏差大于2mm或累计观测偏差大于5mm时，需立即上报，并暂停施工，分析查找原因，经论证无影响后方可继续施工。
（5）监测结论
西淝河河道开挖墩身水平位移相邻两次的观测数值偏差最大为0.6mm，累计值为0.3mm；西淝河河道开挖墩身垂直位移相邻两次的观测数值偏差最大为0.9mm，累计值为-1.2mm。故西淝河河道开挖期间，商合杭高铁桥墩身水平位移与垂直位移变化值均未超过报警值且相差较大，不影响商合杭高铁运行。
结语
近年来随着国家加大对环境保护，河道治理工程投资的力度，各地河道治理工程相继实施，在实施过程中，对河道护坡的施工方式方式采用的有干砌石护坡、混凝土护坡及混凝土预制块护坡等，而其中模袋混凝土在近年来河道护坡施工中得到了较高的应有。模袋混凝土是用高强机织土工布缝制成模袋，在其中充灌混凝土或砂浆而成型的一种新型混凝土防护技术。它成功地解决了河道护坡无法降水情况下水下混凝土不易成型的施工难题，为河道防护、路堤边坡防护提供了一种新型的施工方法，筑成的防护工程外型美观，用途广泛，坚固耐久，也为美化环境工程扩展了思路。
参考文献：
（1）引江济淮工程江水北送段施工标二标段合同文件；
（2）商合杭铁路古城特大桥跨西淝河上段设计施工图纸；
（3) 《水工混凝土试验规程》SL352-2006；
（4) 《混凝土用水标准》JGJ63-2006；
（5）《混凝土泵送施工技术规程》JGJ/T10-1995；
（6）《堤防工程施工规范》（SL260-2014）。