5 小二型水库设计计算报告书 2解析

5 工程布置及建筑物设计

5.1设计依据

5.1.1 工程等级及建筑物标准

二道水库总库容为13.01³104 m3，最大坝高5.2m，依据SL252-2000《水利水电工程等级划分及洪水标准》，确定本工程为Ⅴ等工程，属小(2)型水库，永久性主要建筑物按和次要建筑物及临时建筑物均按5级建筑物设计。

洪水标准按SL252-2000《水利水电工程等级划分及洪水标准》3.1.2条，查平源、滨海区确定：设计洪水标准为10年一遇，校核洪水标准为50年一遇。

5.1.2 设计基本资料

（1）水力要素

水力要素表

表5.1-1

各土层物理力学指标表

表5.1-2

5.1.3设计参数

依据《碾压式土石坝设计规范》（SL274—2001）规定，坝顶安全加高值A 为：5级建筑物，坝顶安全加高设计情况A=0.5m，校核情况A=0.3m。

坝坡抗滑稳定最小安全系数表

表5.1-3

5.1.4规程、规范标准及技术文件

⑴《防洪标准》(GB50201-94)

⑵《水利水电枢纽工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000）；

⑶《水利水电工程初步设计报告编制规程》（DL5021—93）；

⑷《碾压式土石坝设计规范》（SL274—2001）；

⑸《溢洪道设计规范》(SL253-2000)；

⑹《水工建筑物抗冰冻设计规范》（SL211—2006）；

⑺《水力计算手册》武汉大学水利水电学院水力学流体力学教研室

⑻《二道水库大坝安全鉴定报告书》

5.1.5 工程现状及安全鉴定复核结论

5.1.5.1 工程现状及存在的主要问题

二道水库始建于1976年7月，现无原始设计资料，通过现场检查，二道水

库枢纽工程主要由挡水坝、溢洪道及输水洞三部分组成。

土坝工程现状

大坝为均质土坝，主要由低液限黏土组成，坝长212m，最大坝高为5.30m，坝顶标高105.1～105.66m，坝顶宽2.50～3.00m。

坝前坡局部较陡，坡比1：2.15，有少量块石护坡，且部分段已发生拖坡现象，坝体已无防护风浪能力；坝后坡较陡，凸凹不平，杂草丛生。

大坝为均质土坝，坝体由低液限黏土组成，坝体防渗性能较好，未见明显渗漏，坝基存在渗漏现象。

溢洪道工程现状

从现场检查发现，目前溢洪道为土渠。断面尺寸不能满足正常泄洪要求。

输水洞工程现状

输水洞位于大坝桩号0+050.3处，与坝轴线正交。由进口段、洞身、竖井、出口段组成。输水洞为φ800涵管，目前管体错位，管上部坝体塌陷，出口混凝土边墙倒塌，下游海漫段堆石凌乱。竖井无启闭设备，灌溉洞插木板控制放水，封闭不严，启闭控制困难。下游为消力设施。

经现场检查发现，启闭机室破旧简陋，启闭不灵，关闭不严，常年漏水，对水库安全构成严重威胁。

5.1.5.2 安全鉴定复核结论及意见

依据蛟河市水利局《二道水库大坝安全鉴定报告书》(2009年2月)，确定该水库大坝为三类坝。建议进行除险加固，增加必要的工程安全监测设施。

5.1.6 设计内容

依据《二道水库大坝安全鉴定报告书》及安全鉴定成果的核查意见，经现场检查，综合分析确定二道水库除险加固工程设计内容包括：坝体需安全加固，上游坝坡改建，溢洪道、输水洞工程、坝顶道路等进行重建。

5.2设计方案比较

5.2.1 土坝加固设计方案与溢洪道宽度方案比较

根据现场检查及安全鉴定结论，结合工程实际情况，本次设计工作内容主要包括土坝维修加固设计、溢洪道及输水洞工程重建。

根据工程实际，结合溢洪道泄流能力及水库设计水位，通过坝顶高程与溢洪道宽度调节计算，经各方案综合分析比较，分析成果列入下表。

大坝维修加固设计方案比较表

表5.2-1

经上述三个方案的综合分析比较，计算坝顶高程相差不多，当溢洪道宽度为5m时，坝顶只需加高7cm，当溢洪道宽度为6m、7m时，坝顶不需加高。但根据水利计算可知，当溢洪道宽度小于5m时，水库水位出槽，等于5m时，水库水处于临界状态，考虑7m时溢洪道工程量相对增加，为此设计采用溢洪道宽度为6m方案。设计坝顶高程采用105.64m。

根据工程实际，对现状坝顶高程高于设计坝顶高程处，坝顶以实际坝顶标高进行整平，修建砂石路面，不需开挖。

5.2.2大坝上游护坡方案比较

大坝上游护坡设计选择干砌石护坡、现浇混凝土板护坡和砼模袋护坡三种型式进行方案比较。方案比较列入下表。

大坝上游坝坡护砌方案比较表

5.3 主要建筑物设计

5.3.1 土坝加固工程设计

根据大坝工程现状及稳定安全复核计算综合分析确定，坝体维修加固工程设计内容包括以下几项：

1)、坝体断面维修加固

2)、土料设计

3)、土坝上、下游护坡

4)、大坝细部构造设计

5.3.1.1 大坝除险加固设计

(1) 坝体断面维修加固

经计算设计坝顶高程为105.64m，坝顶宽设计采用3.0m，大坝上、下游边坡设计分别采用1：2.5和1：2.0。

为此，需根据工程实际进行坝坡整形及坝上游坝坡护坡，达到设计标准断面要求。大坝断面加宽培厚，设计在下游坝坡一侧填筑土料。

(2) 土料设计

本着土料与现有坝体岩性保持一致、就地就近的原则，经地表地质调查选定土料场一处，分布于库区下游右岸，距坝址约300m，岩性为低液限粘土，储量5.85³104 m3满足设计需要。交通方便，适宜机械开采，需占用耕地。

根据试验成果平均最大干密度为1.60 g/cm3，平均最优含水量为19.4%；压实度按0.96考虑，建议上坝控制干密度1.54m3，控制含水量19.4±1%，抗剪强度C=15KPa，φ=12°。

(3) 土坝上、下游护坡

土坝上游护坡采用25cm厚干砌块石护砌,其下设置20cm厚碎石垫层和无纺布，下层结合坝坡整形填筑夯实土。

土坝下游坝坡设计采用天然草皮护坡。

(4) 大坝细部构造设计

1) 坝顶道路设计

坝顶设计采用砂石路面，总长212m，厚20cm。并设置倾向上游一侧1.5%的横向排水坡。

坝顶两侧设有路缘石，路缘石采用C20砼预制块，规格为50³15³40cm。路缘石顶面布置与路面齐平。

2）上游坝坡脚设计

大坝上游坝坡脚设计采用抛石结构。顶宽1.0m，边坡为1：3，顶高程取高于水库死水位50cm，为102.34m。高于该水位处设计采用干砌石脚槽。

5.3.2 溢洪道工程设计

溢洪道位于水库大坝桩号0+203处，由进口段、控制堰、陡坡段、消力池及海漫段组成。

1) 控制段

控制段长4.6m，设计采用单孔无闸宽顶堰，单孔净宽设计采用6.0m,堰顶高程设计取与水库正常蓄水位齐平，即为103.70m，两岸边墙顶高程为105.72m。边墩厚各0.5m，墩顶设置现浇钢筋混凝土桥面，桥面高程与坝顶同高为105.72m。桥面板厚0.4m，桥面宽4.6m，桥面板长为6.0m，采用钢筋砼栏杆。设计荷载采用公路Ⅱ级，折减系数采用0.8。