花崖头石拱坝除险加固施工方案优化

马爱敏

（莒县水利局，山东 莒县 276500）

花崖头水库地处莒县龙山镇东花崖头村东北300 m处，位于沭河水系鹤河支流上游，是一座集防洪、灌溉、供水、养殖于一体的小（1）型水库。该水库控制流域面积4.5 km2，现状总库容136.1万m3，兴利库容120万m3，死库容3万m3。水库枢纽工程主要为溢流坝和放水洞两部分。大坝为浆砌石单拱双曲坝，现状坝长115 m，坝顶宽4.0 m，最大坝高26 m。设放水洞2个，均为坝后闸阀式，洞身为钢管。行洪时利用坝顶自由溢流，最大泄量180 m3/s。

1 加固缘由

由于水库建设时受当时条件影响，工程建设标准低，施工质量差，加之受到资金不足等因素的制约，经过近30年的运行，工程老化失修严重，运行过程中存在坝体砂浆脱落、过坝洪水直接冲刷坝脚、坝体及放水洞漏水、无管理设施等安全隐患，水库一旦失事，将对下游地区人民生命财产造成重大损失，给社会稳定和区域经济发展带来重大负面影响。

2 施工方案优化

根据花崖头水库安全鉴定成果核查意见，对水库采取了如下加固措施：1）大坝两端接高，中部改建成溢流堰，上部新建生产桥；2）大坝迎水面采用现浇混凝土防渗面板，背水面重新勾缝加固；3）坝后新建混凝土护脚；4）放水洞接管改建；5）防汛道路、观测设施、供电线路及必要的管理设施建设。

由于该坝地处深山腹地，位置险要，两岸山体陡峭，给工程加固带来诸多施工难题。施工过程中，通过积极探索和应用先进的施工技术及新型材料，不断优化施工工艺，确保了工程建设进度和质量。

2.1 竹胶板应用

根据设计，大坝迎水侧采用C30钢筋混凝土防渗面板，浇筑总高度26.34 m，按2%的坡度倾斜，坝顶宽度为5.0 m，坝顶长度115 m。考虑坝高、坝型及施工难度等因素，针对现浇钢筋混凝土防渗体模板应用问题，进行了钢模板与竹胶板的比对应用试验，决定采用规格为2 440 mm×1 220 mm竹胶板做模板。

通过实验，竹胶板具有以下优点：1）竹胶板重量轻，仅为同等面积钢模板重量的1/3，在无法安装吊装机械的情况下，便于人工作业；2）幅面大，接缝小，强度高，韧性好，安装方便，减少现场装模用工；3）竹胶板表面经特殊处理，对混凝土的吸咐力仅为钢材的1/8，较易脱模；4）板面平整光滑，浇筑混凝土表面质量好，不需再进行抹灰作业。

2.2 钢筋锚固改进

为增加坝体与加固区的结合力和摩擦力，提高结构体剪切力，共同承担外界和自身混凝土的压力，增强抗震、抗裂能力。同时使锚固筋起到架立筋及固定外围模板作用。在施工过程中，对锚筋嵌入方向和长度进行了如下改进：1）在布置好的梅花桩点上与垂直墙面斜向下打孔，与水平成25°交角，深度达到设计要求，固定好后整平钢筋，与架立筋焊接；2）加长锚筋至1.5～2.0 m，与带有卡件的固模钢筋连接，固定外围竹胶模板，待脱模后再将锚筋保护层外的部分剔除，并修补混凝土面层。

2.3 防渗墙断面优化

根据原设计要求，原浆砌石坝体上游坡坡比1∶0.15，混凝土防渗体坡比为1∶0.2，顶部厚度0.5 m，底部厚度1.93 m。

由于加固设计时正值水库高位蓄水，未发现坝体高程在292.6～295.0 m处坝体迎水面凸出0.35 m，混凝土防渗层厚度局部不能满足设计要求，最薄处厚度仅有10 cm，同时考虑施工期间上游来水影响，给施工安全带来较大隐患。因此，对防渗墙断面进行了优化：1）将防渗体基础高程273.3～279 m（放水洞底279 m）处加宽至5 m，该断面优化后能使水库上游来水时从放水洞泄出，既给施工人员提供一个能回转的施工平台，增加施工的安全性，又提高拱座的稳定性；2）混凝土防渗体由斜坡式改为梯级式，形式按照每级高2.44 m，逐级缩减混凝土厚度0.5 m。不仅满足整个坝体防渗、抗裂要求，而且方便了模板的安装与混凝土浇筑。

2.4 商品混凝土的应用

由于该工程可利用的施工场地仅有25 m2，且大坝两岸悬崖峭壁，混凝土骨料很难进入现场，现场拌合混凝土无法进行。为此，经分析比较，确定采用商品混凝土进行预制，并要求添加粉煤灰和缓凝剂。首先将商混运至离水库现场较近的地方，再利用混凝土泵车将混凝土送至浇筑工作面。

实践证明，采用商混主要有以下几个方面优势：1）改进了混凝土性能，提高了混凝土的防水、防冻、抗裂和耐磨等长期性能，延长了混凝土防渗体使用年限；2）提高了工程质量，由于所用原材料各项指标稳定，生产工艺先进，采用全电脑控制，计量准确，检验手段完备，质量稳定可靠，富裕强度高，从而提高了混凝土防渗体的强度；3）缩短了建设工期，加快了施工速度，减少了设备、架管、模板等周转租赁费用；4）改善了施工条件。

3 加固效果

花崖头水库除险加固工程完成后，水库的设计防洪标准达到30年一遇，校核洪水标准提高到500年一遇，防洪、供水、灌溉及渔业养殖效益显著，年总增效益可达129.96万元。其中多年平均减少洪灾损失67.88万元；可增加166.67 hm2农业灌溉面积，年增农业灌溉效益50万元；可增加供水1 370口人，年增供水效益10.62万元；可增加养殖水面2.33 hm2，年增水产养殖效益1.46万元。

实践证明，实施小型水库除险加固工程，施工工艺方案的优化对工程建设质量和建设进度至关重要，合理的施工方法不仅提高工程建设质量和建设进度，而且有效地减轻劳动强度，降低工程投资，增加工程效益。