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13.01×104 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5.1-25.1.3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5.1-35.1.4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5.85×104 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50×15×40cm。

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。

2) 进口段进口段长5.0m，采用C25F200钢筋混凝土 U型槽结构，底宽为6.0m,墙顶高程从105.72m降至103.50m。

两侧边墙顶宽0.3m，墙底宽0.5m，底板厚0.5m。

3)陡坡段布置控制堰下接陡坡段，陡坡段全长10.9m，采用U型槽断面，底宽6.0m，上游进口高程为103.70m，以1：4的坡比与消力池底高程101.10m连接。

陡坡段设计采用U型槽断面，两侧边墙顶宽为0.3m，底宽为0.7m，U形槽底板厚为0.7m。

下设C15素砼垫层厚10cm。

墙身设置D50PVC排水孔一排，间距为2.0m。

并设置碎石排水体。

墙后在冻胀范围内回填砂砾料。

4) 消力池陡坡段下游设置消力池，池深为1.0m，池长为10m。

消力池采用U型槽断面型式，底高程为101.10m。

两侧边墙顶宽为0.3m，底宽为0.7m，底板厚为0.7m。

下设C15素砼垫层厚10cm。

墙身设置D50PVC排水孔一排，间距为2.0m。

并设置碎石排水体。

墙后在冻胀范围内回填砂砾料。

5) 海漫段海漫段长20m，采用梯形断面，底宽为6.0m，边坡采用1：2。

海漫末端作成防冲槽，槽深2.0m。

海漫采用25cm厚干砌石护砌，下设10cm厚碎石垫层和无纺布(300g/m2)一层。

防冲槽采用抛石填筑，底宽为2.0m，边坡采用1：1。

工程标号：混凝土采用C25F200钢筋砼结构。

止水材料采用651型橡皮止水带。

5.3.3 输水洞工程设计本次除险加固设计将原输水洞拆除重建。

洞身全长16m ,采用φ800承插式预制钢筋混凝土管结构。

管壁厚100mm，设计采用采用120°包角，厚20cm平底的钢筋砼底座，为防止管身伸缩，管座与管身之间用刷沥青及铺油毡分隔。

另外，为防止库水沿管体处侧渗流，设计沿管身每隔6m做一道止水环，止水环高60cm ,厚20--30 cm，采用钢筋砼结构，砼标号采用C20F200。

输水洞进口设计采用八字墙进口，进口段长2.0m，采用U形槽结构，砼标号采用C25F200。

边墙高1.2m，顶宽为0.3m，底宽为0.3m，底板厚为0.4m，下设C15素砼垫层厚10cm。

洞出口设置控制闸室段长2.0m，闸室净宽1.0m，闸底板高程为101.80m，底板厚0.5m 。

采用PZFY-φ800铸铁闸门，QLC-50A 手动侧摇式螺杆启闭机。

启闭台顶高程为104.30m 。

闸室段出口接陡坡段，陡坡段全长8.25m ， 采用U 型槽断面，底宽1.0m ，槽深1.6m ，以1：2.5的坡比与消力池底高程98.9m 连接。

边墙顶宽为0.3m ，底宽为0.5m ，U 形槽底板厚为0.5m 。

下设C15素砼垫层厚10cm 。

消力池长为5m 池深0.8m ，采用U 型槽断面型式，底高程为98.90m 。

边墙顶宽为0.3m ，底宽为0.5m ，底板厚为0.5m 。

下设C15素砼垫层厚10cm 。

海漫段长13m ，采用梯形断面，底宽为1.0m ，边坡采用1：2。

设计采用30cm 厚高镀锌铅丝石笼护砌，下设20cm 厚碎石垫层和无纺布(300g/m 2)一层。

5.4 设计计算5.4.1 坝顶高程复核按《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）规定并结合工程实际情况，坝顶高程计算，应按以下几种情况进行计算。

（1）、设计洪水位加正常运用条件的坝顶超高。

（2）、正常蓄水位加正常运用条件的坝顶超高。

（3）、校核洪水位加非常运用条件的坝顶超高。

Y = R + e +A （5.3.1） 式中：Y--- 坝顶超高（m ）；A--- 安全加高（m ）；对于4级坝按表5.3.1; （正常运用情况为0.5 m ；非常运用情况为0.3m; e----最大风雍水面高度（m ）; R----最大波浪在坝坡上的爬高（m ）。

《碾压式土石坝设计规范》（S L274---2001）附录A ：βCOS gH D KW e m22= （A.1.10） m m W m L h mK K R 21+=∆ （A.1.12-1）⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛=7.0245.027.0227.013.00018.07.013.0W gH th W gD th W gH th W gh m m m （A.1.5-1）m m h T 438.4=(A.1.5-2)π22mm gT L = (A.1.5-4)式中：K —综合摩阻系数，采用K=3.6×10-6；D —风区长度（m ），见基本资料表； β—计算风向与坝轴线法线的夹角13° Hm —水域平均水深（m ），见基本资料表； K △—斜坡的糙率渗透性系数； K W —经验系数；m -单坡的坡度系数，5.2=mm h —平均波高（m ）； m T —平均波周期(s)； m L —平均波长（m ）；W —计算风速（m/s ），正常运用条件下，采用多年平均年最大风速的 1.5倍，为24m/s ；非常运用情况下，采用多年平均年最大风速为16m/s 。