花崖頭石拱壩除險加固施工方案優(yōu)化

馬愛敏

（莒縣水利局，山東 莒縣 276500）

花崖頭水庫地處莒縣龍山鎮(zhèn)東花崖頭村東北300 m處，位于沭河水系鶴河支流上游，是一座集防洪、灌溉、供水、養(yǎng)殖于一體的小（1）型水庫。該水庫控制流域面積4.5 km2，現(xiàn)狀總庫容136.1萬m3，興利庫容120萬m3，死庫容3萬m3。水庫樞紐工程主要為溢流壩和放水洞兩部分。大壩為漿砌石單拱雙曲壩，現(xiàn)狀壩長115 m，壩頂寬4.0 m，最大壩高26 m。設放水洞2個，均為壩后閘閥式，洞身為鋼管。行洪時利用壩頂自由溢流，最大泄量180 m3/s。

1 加固緣由

由于水庫建設時受當時條件影響，工程建設標準低，施工質(zhì)量差，加之受到資金不足等因素的制約，經(jīng)過近30年的運行，工程老化失修嚴重，運行過程中存在壩體砂漿脫落、過壩洪水直接沖刷壩腳、壩體及放水洞漏水、無管理設施等安全隱患，水庫一旦失事，將對下游地區(qū)人民生命財產(chǎn)造成重大損失，給社會穩(wěn)定和區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展帶來重大負面影響。

2 施工方案優(yōu)化

根據(jù)花崖頭水庫安全鑒定成果核查意見，對水庫采取了如下加固措施：1）大壩兩端接高，中部改建成溢流堰，上部新建生產(chǎn)橋；2）大壩迎水面采用現(xiàn)澆混凝土防滲面板，背水面重新勾縫加固；3）壩后新建混凝土護腳；4）放水洞接管改建；5）防汛道路、觀測設施、供電線路及必要的管理設施建設。

由于該壩地處深山腹地，位置險要，兩岸山體陡峭，給工程加固帶來諸多施工難題。施工過程中，通過積極探索和應用先進的施工技術(shù)及新型材料，不斷優(yōu)化施工工藝，確保了工程建設進度和質(zhì)量。

2.1 竹膠板應用

根據(jù)設計，大壩迎水側(cè)采用C30鋼筋混凝土防滲面板，澆筑總高度26.34 m，按2%的坡度傾斜，壩頂寬度為5.0 m，壩頂長度115 m。考慮壩高、壩型及施工難度等因素，針對現(xiàn)澆鋼筋混凝土防滲體模板應用問題，進行了鋼模板與竹膠板的比對應用試驗，決定采用規(guī)格為2 440 mm×1 220 mm竹膠板做模板。

通過實驗，竹膠板具有以下優(yōu)點：1）竹膠板重量輕，僅為同等面積鋼模板重量的1/3，在無法安裝吊裝機械的情況下，便于人工作業(yè)；2）幅面大，接縫小，強度高，韌性好，安裝方便，減少現(xiàn)場裝模用工；3）竹膠板表面經(jīng)特殊處理，對混凝土的吸咐力僅為鋼材的1/8，較易脫模；4）板面平整光滑，澆筑混凝土表面質(zhì)量好，不需再進行抹灰作業(yè)。

2.2 鋼筋錨固改進

為增加壩體與加固區(qū)的結(jié)合力和摩擦力，提高結(jié)構(gòu)體剪切力，共同承擔外界和自身混凝土的壓力，增強抗震、抗裂能力。同時使錨固筋起到架立筋及固定外圍模板作用。在施工過程中，對錨筋嵌入方向和長度進行了如下改進：1）在布置好的梅花樁點上與垂直墻面斜向下打孔，與水平成25°交角，深度達到設計要求，固定好后整平鋼筋，與架立筋焊接；2）加長錨筋至1.5～2.0 m，與帶有卡件的固模鋼筋連接，固定外圍竹膠模板，待脫模后再將錨筋保護層外的部分剔除，并修補混凝土面層。

2.3 防滲墻斷面優(yōu)化

根據(jù)原設計要求，原漿砌石壩體上游坡坡比1∶0.15，混凝土防滲體坡比為1∶0.2，頂部厚度0.5 m，底部厚度1.93 m。

由于加固設計時正值水庫高位蓄水，未發(fā)現(xiàn)壩體高程在292.6～295.0 m處壩體迎水面凸出0.35 m，混凝土防滲層厚度局部不能滿足設計要求，最薄處厚度僅有10 cm，同時考慮施工期間上游來水影響，給施工安全帶來較大隱患。因此，對防滲墻斷面進行了優(yōu)化：1）將防滲體基礎高程273.3～279 m（放水洞底279 m）處加寬至5 m，該斷面優(yōu)化后能使水庫上游來水時從放水洞泄出，既給施工人員提供一個能回轉(zhuǎn)的施工平臺，增加施工的安全性，又提高拱座的穩(wěn)定性；2）混凝土防滲體由斜坡式改為梯級式，形式按照每級高2.44 m，逐級縮減混凝土厚度0.5 m。不僅滿足整個壩體防滲、抗裂要求，而且方便了模板的安裝與混凝土澆筑。

2.4 商品混凝土的應用

由于該工程可利用的施工場地僅有25 m2，且大壩兩岸懸崖峭壁，混凝土骨料很難進入現(xiàn)場，現(xiàn)場拌合混凝土無法進行。為此，經(jīng)分析比較，確定采用商品混凝土進行預制，并要求添加粉煤灰和緩凝劑。首先將商混運至離水庫現(xiàn)場較近的地方，再利用混凝土泵車將混凝土送至澆筑工作面。

實踐證明，采用商混主要有以下幾個方面優(yōu)勢：1）改進了混凝土性能，提高了混凝土的防水、防凍、抗裂和耐磨等長期性能，延長了混凝土防滲體使用年限；2）提高了工程質(zhì)量，由于所用原材料各項指標穩(wěn)定，生產(chǎn)工藝先進，采用全電腦控制，計量準確，檢驗手段完備，質(zhì)量穩(wěn)定可靠，富裕強度高，從而提高了混凝土防滲體的強度；3）縮短了建設工期，加快了施工速度，減少了設備、架管、模板等周轉(zhuǎn)租賃費用；4）改善了施工條件。

3 加固效果

花崖頭水庫除險加固工程完成后，水庫的設計防洪標準達到30年一遇，校核洪水標準提高到500年一遇，防洪、供水、灌溉及漁業(yè)養(yǎng)殖效益顯著，年總增效益可達129.96萬元。其中多年平均減少洪災損失67.88萬元；可增加166.67 hm2農(nóng)業(yè)灌溉面積，年增農(nóng)業(yè)灌溉效益50萬元；可增加供水1 370口人，年增供水效益10.62萬元；可增加養(yǎng)殖水面2.33 hm2，年增水產(chǎn)養(yǎng)殖效益1.46萬元。

實踐證明，實施小型水庫除險加固工程，施工工藝方案的優(yōu)化對工程建設質(zhì)量和建設進度至關(guān)重要，合理的施工方法不僅提高工程建設質(zhì)量和建設進度，而且有效地減輕勞動強度，降低工程投資，增加工程效益。