畢業(yè)論文柴石灘水庫引水隧洞設(shè)計(jì)說明書

1、第1章 引 言1.1 工程概況柴石灘水庫位于中國云南省昆明市宜良縣境內(nèi)，是珠江流域規(guī)劃中南盤江中下游梯級的龍頭水庫，距昆明市84km、距宜良縣28km。水庫控制流域面積4556km2 ?；炷撩姘宥咽瘔?，最大壩高103m，壩頂長309.8m。壩址處多年平均流量48.4m3 /s，年徑流量15.3億m3 。水庫正常蓄水位1640.4m，總庫容4.37億m3 ，有效庫容2.55億m3 ，為多年調(diào)節(jié)水庫。壩后式電廠，裝機(jī)容量320萬kW，最大引用流量111.6m3 /s，設(shè)計(jì)水頭62.2m。 壩址河谷呈V形，兩岸地形基本對稱，在壩頂高程以下，右岸山坡坡度3037，左岸坡3537。壩段基巖主要為砂巖、

2、頁巖、礫巖、白云巖等。 引水發(fā)電隧洞布置在大壩左岸山體內(nèi)，主副廠房及升壓站布置在大壩左岸下游壩腳處。引水發(fā)電系統(tǒng)的主要建筑物包括：進(jìn)口明渠、進(jìn)水塔、隧洞、岔道、主副廠房及升壓站等。引水隧洞長377m，洞徑6.4m，底坡i=0.01。地震基本烈度6.5度。 柴石灘水庫混凝土面板堆石壩是目前我國在建的100m以上高面板壩之一。1.2 設(shè)計(jì)范圍本設(shè)計(jì)范圍，包含從隧洞進(jìn)口開始到壓力鋼管末端處止。設(shè)計(jì)內(nèi)容，包含設(shè)計(jì)參數(shù)選擇、隧洞總體設(shè)計(jì)、水力設(shè)計(jì)、一次支護(hù)設(shè)計(jì)、不良地質(zhì)洞段處理、細(xì)部設(shè)計(jì)、施工技術(shù)要求及其他輔助設(shè)施設(shè)計(jì)。1.3 設(shè)計(jì)主要思想設(shè)定本引水隧洞埋深較大，所經(jīng)過的大部分地段圍巖地質(zhì)條件較好。但因

3、隧洞穿越地層多，沿線工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件復(fù)雜，且不易搞清。目前地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論尚不完善，要用多種理論和方法進(jìn)行分析計(jì)算。充分考慮隧洞沿線的復(fù)雜地質(zhì)條件，特別是不良地質(zhì)洞段，針對不同地質(zhì)條件，作出合理的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中應(yīng)詳細(xì)地對各種條件下的圍巖穩(wěn)定進(jìn)行分析，注重圍巖的加固，采用新奧法(NATM法)施工，充分發(fā)揮圍巖的承載能力，做到簡化襯砌結(jié)構(gòu)，加快施工進(jìn)度，縮短工期，降低工程造價(jià)。第2章設(shè)計(jì)基本資料2.1 綜合利用要求柴石灘水庫具有灌溉、發(fā)電、防洪、工業(yè)用水及生態(tài)環(huán)境保護(hù)等綜合效益。2.2工程等級與建筑物級別本工程水庫總庫容4.37億m3，裝機(jī)容量320萬kw，按水電樞紐工程等級劃分及設(shè)計(jì)安全

4、標(biāo)準(zhǔn)(DJ180-2003)規(guī)定，樞紐工程等別為等，工程規(guī)模為大（2）型，發(fā)電(或引水)隧洞為本工程之主要建筑物，應(yīng)按2級建筑物設(shè)計(jì)。2.3工程地質(zhì)水文資料本隧洞區(qū)屬亞熱帶高原季風(fēng)氣候區(qū)，雨量充沛，年平均降雨量在 1100 毫米左右，流域面積廣闊，水資源、礦產(chǎn)資源、植物資源十分豐富。冬暖夏涼，干濕季節(jié)分明的特點(diǎn)。流域多年平均降水量921.1mm,而510月的汛期降水量達(dá)798.2mm，占全年降水的86.7%。流域多年平均徑流深338.2mm,年徑流系數(shù)為0.37。地形地質(zhì)條件優(yōu)越，淹沒損失較小，壩址區(qū)為橫向谷，壩段長550m，河道平直，河道流向S50oE，河底高程1551556m，比降0.2%

5、河谷呈“V”形，兩岸地形基本對稱，右岸坡稍內(nèi)凹，在壩頂高程1648.8m以下地形坡度為30o70o，坡面較平整，以上為40o60o，坡面起伏較大，并有坡壁相間，局部還有小陡壁，壩頂以上坡度為40o50o。壩區(qū)的地層有前震旦系牛頭山組（Ptn）、上震旦系南沱組（Zbn）、陡山組（Zdb）和燈影組（Zdbn）為一套以碎屑巖為主和上部碳酸鹽巖沉積巖系, 壩基大部分置于Ptn 、Zbn、Zdb和和Zdbn厚達(dá)數(shù)百米的石英砂巖、冰積礫巖、粉砂巖、頁巖及硅質(zhì)白云巖之上，, 兩壩肩局部置于Zdbn粘板巖、砂質(zhì)白云巖上。壩基弱風(fēng)化巖體除個(gè)別頁巖層及特殊構(gòu)造帶濕抗壓強(qiáng)度小于25MPa外,其余均大于50MPa，均

6、能滿足強(qiáng)度要求。壩基河床沖積層厚58m，為砂卵石及漂石。2.4水位及引用流量 (1) 水庫水位水庫正常蓄水位：1640.4m；水庫死水位(最低)：1605.0m； (2) 引用流量本引水系統(tǒng)最大引用流量111.6m3/s；(3) 特征水頭設(shè)計(jì)水頭（計(jì)算水頭）62.2m；最大水頭76.42m；最小水頭48.4m；加權(quán)平均水頭58.24m；壩趾高程為：1543.2m。2.5地震烈度(1) 基本地震烈度：6.5度；(2) 設(shè)計(jì)地震烈度：6.5度。第3章隧洞布置與洞徑復(fù)核與優(yōu)化3.1 隧洞布置根據(jù)地形地質(zhì)條件結(jié)合樞紐總體布置，引水系統(tǒng)布置在左岸山體內(nèi)，由進(jìn)水口、引水隧洞以及壓力管道組成。引水系統(tǒng)軸線按

7、垂直、側(cè)向埋深符合規(guī)范要求的條件下，力求是軸線最短的原則確定。根據(jù)樞紐總體布置，在左岸山體處布置電站引水隧洞進(jìn)水口。進(jìn)水口底版高程根據(jù)水庫1605.00m的死水位以及淹沒深度、泥沙淤積等確定為1594.00m。由于最大引用流量為111.6m3/s，為了降低洞內(nèi)流速，減少水頭損失，避免設(shè)置調(diào)壓井，降低工程造價(jià)，加快施工進(jìn)度，電站采用單管集中方式供水，壓力鋼管之后設(shè)置分叉管，并在每臺機(jī)組之前設(shè)置事故閥門，以保證任意一臺機(jī)組檢修或發(fā)生事故時(shí)不致影響其他機(jī)組運(yùn)行。引水隧洞從控制點(diǎn)A1開始，與壩軸線成90角延伸到控制點(diǎn)A2，然后右轉(zhuǎn)60角，繼續(xù)向前延伸到控制點(diǎn)B1。每次轉(zhuǎn)彎半徑均為32m。詳見平面布置圖

8、。3.2 隧洞圍巖的覆蓋厚度3.2.1 隧洞圍巖的最小覆蓋厚度水輪機(jī)蝸殼軸線高程為1533.51m，進(jìn)水口高程為1594.00m，死水位1605.00m按照抗抬理論規(guī)定，不襯砌有壓隧洞的最小覆蓋厚度，一般按洞內(nèi)靜水壓力小于洞頂以上圍巖重量的要求確定(圖1)。即D Pgw K /(gRcos)(3.1)式中：gR 巖體的重度，gR =g=2.69.81=25506 N/m3；gw水的重度，gw=9800 N/m3K 安全系數(shù)，取1.30；P 內(nèi)水壓力，為隧道計(jì)算點(diǎn)高程與死水位高程之差與動水壓力之和，取P=1605+0u2/(2g)，隧洞水流速取u=3.50m/s，0=1.0，P=1605.6；山

9、邊坡角，因引水隧洞基本與河道平行，故取0；D 圍巖覆蓋厚度。代入計(jì)算有D0.48P1）洞身前端與進(jìn)口漸變段銜接處P=11.6m，按式（3-1）有D=5.6 m；2)洞身斜井段 P=1605.6-，3)洞身平洞段，P=1605.6-1533.51=72.09m。3.3 隧洞斷面尺寸選擇3.3.1 形狀與尺寸選擇原則隧洞斷面形狀選擇應(yīng)考慮的主要因素有：隧洞流態(tài)、流速、地質(zhì)條件、地應(yīng)力情況、圍巖加固形式及施工方法等。應(yīng)綜合考慮，并通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。(1)有壓隧洞多采用圓形斷面，地質(zhì)條件差時(shí)宜選用圓形或者馬蹄形；無壓隧洞宜采用圓拱直墻斷面。流速大小對斷面形態(tài)有重要影響，流速控制流速水頭損失，按引水

10、要求采用3.5m/s的流速。有壓隧洞的過水能力僅取決于洞全長的水頭損失,而與洞的縱坡無關(guān),與洞的埋深即洞在上游水位下的深度無關(guān).通常，為了見效隧洞的內(nèi)水壓力荷載值,有壓隧洞洞線應(yīng)盡量抬高,但是必須保證在任何工作條件下，或非恒定流的情況,洞頂處的水壓力值不得小于1.52.0m.(2) 地質(zhì)和地應(yīng)力條件，主要涉及圍巖穩(wěn)定問題。地質(zhì)條件差時(shí)，選用大斷面，圍巖穩(wěn)定可能無保障，這時(shí)需要選用兩條或兩條以上小斷面隧洞代替。在高地應(yīng)力地區(qū)的隧洞，斷面高寬比，應(yīng)與地應(yīng)力條件相適應(yīng)。若水平地應(yīng)力大于垂直地應(yīng)力時(shí)，可采用高度小而寬度較大的斷面；若垂直地應(yīng)力大于水平地應(yīng)力時(shí)，可采用高度大而寬度小的斷面。(3) 從圍巖

11、受力條件考慮，曲線形邊界受力條件較好，直墻式受力條件較差。對施工而言，直墻、平底有利于開挖出渣和襯砌。應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇。3.3.2 橫斷面選擇一般情況下，有壓水工隧洞橫斷面形狀宜選用圓形或馬蹄形，在地質(zhì)條件差時(shí)，更是如此。進(jìn)出口和漸變段等洞段可采用方形或矩形。本工程采用有壓隧洞引水，地質(zhì)條件一般，側(cè)向應(yīng)力不大，采用圓形斷面。便于采用鉆巖機(jī)開挖，加快施工進(jìn)度；水力特性好，同樣的斷面，具有最大的過水能力；有內(nèi)外壓力作用下，受力條件最好。3.3.3 隧洞橫斷面尺寸的經(jīng)濟(jì)比較隧洞橫斷面尺寸的確定，關(guān)系到隧洞的造價(jià)和工程效益。隧洞長達(dá)377m，其投資占整個(gè)工程投資的比重比較大。因此，用動能經(jīng)濟(jì)分析來確

12、定其斷面尺寸。根據(jù)工程的特點(diǎn)，用綜合分析法分析：根據(jù)各隧洞斷面尺寸方案的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)指標(biāo)的優(yōu)劣程度，進(jìn)行綜合分析而確定方案。首先由動能經(jīng)濟(jì)計(jì)算初步確定隧洞斷面尺寸，所用公式和計(jì)算成果如下：1) 彭德舒公式(3.3)代入計(jì)算有D=5.3m2) 經(jīng)驗(yàn)公式(3.4)或(3.5)代入計(jì)算分別有D =5.0m以及D =6.0m3) 理論計(jì)算公式(3.6)代入計(jì)算得D=4.71m由此初步確定斷面直徑為6.0m，對應(yīng)的流速為=3.94m/s按隧洞整體取值，初步取=3.5m/s，此時(shí)計(jì)算斷面為=6.4m3.4 隧洞縱坡設(shè)計(jì)隧洞縱坡設(shè)計(jì)中主要考慮了以下因素：(1) 隧洞進(jìn)出口滿足進(jìn)出口水力學(xué)要求；(2) 隧洞縱坡

13、應(yīng)滿足施工要求，底坡控制在0.5%1%以內(nèi)，便于施工期和檢修期排水及施工機(jī)械運(yùn)行；(3) 隧洞縱坡不宜在隧洞中部向上凸，以免中部壓坡線不滿足要求；(4) 隧洞進(jìn)口高程1594.0m，出口(末端)高程1533.51m。除去壩內(nèi)埋管段，初步取隧洞縱坡i=1%。其中靠近壩內(nèi)管段，因斷裂破碎帶發(fā)育，采用斜井，坡度為1:1.7，轉(zhuǎn)向平洞段轉(zhuǎn)彎半徑為32m。第4章 進(jìn)水口設(shè)計(jì)4.1 進(jìn)水口布置設(shè)計(jì)電站進(jìn)水口為深式進(jìn)水口，受地形及斷層的限制，進(jìn)水口布置只能在小范圍內(nèi)選擇，以下對進(jìn)水口布置型式進(jìn)行三種方案的比較。圖1中采用攔污柵與豎井分設(shè)的布置型式，其間用交通橋相接。此布置方式開挖工程量較小，邊坡開挖高度也不

14、大。但攔污柵塔結(jié)構(gòu)抗震性能差；還需在攔污柵與豎井間，豎井與公路間設(shè)交通橋，為滿足運(yùn)輸要求，交通橋建筑級別較高?？傊?，整個(gè)布置不緊湊。圖2中的布置方式，整體穩(wěn)定及抗震性能最好，開挖工程量最大，同時(shí)不可避免的存在高邊坡的處理問題。進(jìn)水塔置于震旦系南沱組（zbn）頁巖上，高邊坡處理工程量大，若處理不還對今后的工程運(yùn)行將產(chǎn)生極為不利的影響。圖3中采用攔污柵塔與閘門井相結(jié)合的布置型式，整體性好，可避免高邊坡處理問題。與圖2相比較，開挖工程量小，塔基可置于上震旦系南沱組（zbn）頁巖上。巖石完整，地基承載能力滿足進(jìn)水塔基礎(chǔ)承載力的要求。但結(jié)構(gòu)的抗震性能相對較差，鑒于國內(nèi)其他已建工程的經(jīng)驗(yàn)，綜合權(quán)衡，選定進(jìn)

15、水口的布置型式為圖3所示。但必須對進(jìn)水塔結(jié)構(gòu)作詳細(xì)的動力分析，進(jìn)一步論證進(jìn)水塔的抗震性能，同時(shí)還需采取相應(yīng)的抗震措施。4.2 進(jìn)水口體型設(shè)計(jì)4.2.1進(jìn)口高程選擇有壓進(jìn)水口應(yīng)低于水庫運(yùn)行中可能出現(xiàn)的最低水位（死水位），并有一定的淹沒深度，以避免出現(xiàn)漏斗狀吸氣漩渦，并防止有壓引水隧洞內(nèi)出現(xiàn)負(fù)壓，同時(shí)有壓進(jìn)水口的底部高程應(yīng)高于設(shè)計(jì)淤泥高程。初步設(shè)計(jì)確定的水庫死水位為1605.0m，進(jìn)水口高程適當(dāng)?shù)鸵恍谔厥飧珊的攴菘衫盟烤蜁嘈?。根?jù)已建工程的原型觀測分析表明，不出現(xiàn)吸氣漩渦的臨界淹沒深度可按下面的戈登（J.L.Gordon）經(jīng)驗(yàn)公式估算。 (4.1)式中：d閘門孔口高度，取6.4m； v閘

16、門斷面的水流速度，取v=3.5m/s；閘門門頂?shù)陀谧畹退坏呐R界淹沒深度（m）；C經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，C=0.550.73，取0.55。代入計(jì)算有=4.7m。為便于計(jì)算及安全考慮，取臨界淹沒深度=5.0m。綜上所述，同時(shí)考慮在進(jìn)水口底坎高于淤沙高程的原則下，初選進(jìn)水口高程為1594.0m。 攔污柵布置柴石灘水庫多年平均輸沙量為60萬M3，水庫運(yùn)行按100年考慮設(shè)計(jì)，泥沙淤積總量為6000萬M3。無排沙排污設(shè)施。其引水道進(jìn)口污物的清除，對于電站的安全運(yùn)行尤為重要?？紤]到庫水位漲落幅度大，且上游人畜分布密集，汛期污物排放量大，采用清污機(jī)清污的方式。攔污柵布置3孔，每孔寬4m，高12m，控制過柵流速，減小水頭

17、損失。在攔污柵前后埋設(shè)水位計(jì)，運(yùn)行過程中可隨時(shí)了解攔污柵的污物堵塞情況，及時(shí)清污以保證電站的正常運(yùn)行。4.2.3 進(jìn)水口輪廓尺寸的選定進(jìn)水口的輪廓尺寸主要取決于三個(gè)控制斷面的尺寸，即攔污柵斷面、閘門孔口斷面和隧洞斷面。進(jìn)水口的輪廓應(yīng)能光滑地連接著三個(gè)斷面，使得水流平順，流速變化均勻，水流與四周側(cè)壁之間無負(fù)壓及渦流。電站設(shè)計(jì)水頭62.2m，屬中低水頭電站，水頭損失對電站出力影響較為明顯。進(jìn)水口的輪廓尺寸及線型設(shè)計(jì)，須盡可能保證最優(yōu)的水流條件，盡可能減少水頭損失，在閘門前設(shè)置矩形喇叭型進(jìn)口。喇叭形進(jìn)口在垂直面上系由一1/4的橢圓曲線組成。喇叭口的頂板曲線和邊墻通常采用橢圓曲線，其方程為：式中：a為

18、橢圓長半軸，對于頂板曲線約等于閘門處的孔口高度H，對于邊墻曲線約等于閘門處的孔口寬度B；b為橢圓短半軸，對于頂板曲線約為H/3，對于邊墻曲線約為（1/51/3）B。但考慮到進(jìn)水口整個(gè)面積較大，攔污柵啟閉困難喇叭口分為3孔，頂部方程為；后部收縮段的兩側(cè)曲線設(shè)計(jì)為兩圓弧相切的曲線，圓弧半徑為R1=6.85，R2=4.60。喇叭口尺寸為寬高=4m12m,三孔，如圖4 所示。為保證電站安全運(yùn)行及遇到突然事故時(shí)，能及時(shí)截?cái)嗨?，以?yīng)付突發(fā)事故及檢修的需要。設(shè)置事故閘門和檢修門，其尺寸為7m7m，均為平板閘門。工作閘門后井壁上設(shè)兩個(gè)1m1m的通氣孔至塔頂，外口設(shè)柵欄保護(hù)。檢修閘門和工作閘門的啟閉由卷揚(yáng)機(jī)完

19、成。進(jìn)水塔靠近山體一側(cè)設(shè)交通橋與岸邊公路相連。在閘門之后設(shè)置一個(gè)矩形斷面過渡到圓形斷面的漸變段。漸變段的受力較為不利，因此其設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能短些，其長度一般為隧洞直徑的1.52.0倍，現(xiàn)取長度為16m。如圖5所示，1-1斷面為漸變段與閘門銜接面，3-3斷面為漸變段與隧洞銜接面。圓角半徑r可按直線規(guī)律漸變?yōu)樗矶窗霃絉，i=1:12。側(cè)面擴(kuò)散角以為宜。4.3 工程處理措施靠近進(jìn)水塔的斷層，設(shè)計(jì)中采取回填混凝土塞，固結(jié)灌漿，加固這部分圍巖。進(jìn)水塔基礎(chǔ)潛入基巖3m，以利用四周的圍巖支撐作用，來增加塔體的穩(wěn)定。塔基基底及側(cè)向圍巖接觸面打錨桿，山體的開挖回填部分用低標(biāo)號混凝土回填，以增強(qiáng)進(jìn)水塔的抗震性能。第5

20、章隧洞水力設(shè)計(jì)5.1 水力學(xué)計(jì)算原則及計(jì)算假定1）執(zhí)行水利水電工程技術(shù)設(shè)計(jì)階段引水式水電站水道水力學(xué)計(jì)算大綱范本規(guī)定。2）根據(jù)建筑物的等級,確定洪水位的高程、下泄流量和相應(yīng)的下游尾水位,作為設(shè)計(jì)的校核情況、設(shè)計(jì)情況分別進(jìn)行計(jì)算。3）在計(jì)算調(diào)壓室的最高和最低涌波以及進(jìn)行壓力管道內(nèi)的水錘計(jì)算時(shí),要計(jì)算電站的開機(jī)與關(guān)機(jī)的條件：關(guān)機(jī)情況按有關(guān)規(guī)范規(guī)定,負(fù)荷由100%0，引水道內(nèi)流量由Q max0，相應(yīng)的上游應(yīng)為最高水位。開機(jī)情況其他機(jī)組均滿負(fù)荷，瞬時(shí)開啟最后一臺機(jī)組，流量由Q p Q max，即Q p qQ max。相應(yīng)的上游為最低水位。4)引水系統(tǒng)水力計(jì)算選用糙率系數(shù)時(shí),計(jì)算調(diào)壓室內(nèi)最高涌波時(shí)取小值

21、,計(jì)算最低涌波取大值。5）按照初步總體設(shè)計(jì)，引水口底版高程為1594.00m不再改變。5.2 隧洞壓坡線計(jì)算5.2.1水頭損失計(jì)算壓力引水隧洞分首端漸變段、標(biāo)準(zhǔn)圓形段、末端漸變段、壓力鋼管段，其中標(biāo)準(zhǔn)圓形段又分上彎管段、平洞段；平洞段底坡為1%。對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，初步計(jì)算襯砌厚度為0.3m。末端漸變段后為壓力鋼管，管壁厚度為11mm，鋼管外回填混凝土厚0.4m。水頭損失可按下列公式計(jì)算：對于局部水頭損失：（5.1） 式中：局部水頭損失，m；局部水頭損失系數(shù)；發(fā)生局部水頭損失以后（或以前）的斷面平均流速，m/s；g重力加速度，9.8m/s2.對于沿程水頭損失： （5.2） 式中：沿程水頭損失，m

22、；沿程水頭損失系數(shù)，可用公式解得，n取0.014；沿程長度，m； v管道中的斷面平均流速，m/s； d管道直徑，m； g重力加速度，取9.81m/s2。計(jì)算成果匯總?cè)缦卤?-1表5-1 水頭損失計(jì)算成果表類型計(jì)算段長度（m）水頭損失系數(shù)水頭損失（m）（m）局部水頭損失進(jìn)口漸變段160.050.03120.2546上斜第一弧面16.750.07590.0474上斜第二弧面16.420.07470.0466平面第一轉(zhuǎn)彎33.490.10740.067末段漸變面200.10.0624沿程水頭損失斜井段131.310.01530.19590.6189平洞段245.690.01530.3665壓力鋼管段

23、150.01530.0565根據(jù)表5-1，取引水隧洞總水頭損失=0.87m5.2.2 壓坡線的繪制不計(jì)進(jìn)水口水頭損失，直接從漸變段進(jìn)口繪制。結(jié)果見附圖BS1。（1）通常不允許隧洞在負(fù)壓下運(yùn)行。為安全計(jì)，規(guī)定最低壓坡線應(yīng)高于洞頂2m。通過計(jì)算，若最低壓坡線低于規(guī)定時(shí)，可降低隧洞高程，或加大洞徑，或收縮隧洞出口，或綜合采取這些措施進(jìn)行調(diào)整。需要指出的是，在長隧洞設(shè)計(jì)中，若水頭損失計(jì)算參數(shù)取值不準(zhǔn)，對壓坡線計(jì)算影響較大，應(yīng)予以注意。(2) 以壓力鋼管末端軸線所在高程為基準(zhǔn)面，從引水隧洞進(jìn)口斷面軸線處水流具有的總水頭T0開始，由上游至下游逐項(xiàng)逐段將各損失水頭累減，便得出各斷面處的總水頭；再用直線將各斷

24、面處的總水頭相連，便得出總水頭線；繼而用各斷面處的總水頭減去該斷面處的流速水頭，便得出各斷面處的測壓管水頭(z+p/r)；用直線將各斷面上的測壓管水頭連起來，便得出壓坡線。5.3水錘計(jì)算水錘計(jì)算分兩種情況進(jìn)行：正水錘計(jì)算和負(fù)水錘計(jì)算。正水錘計(jì)算的主要目的是繪制引水道沿線可能最大的內(nèi)水壓力分布，為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供依據(jù)，此時(shí)水庫水位為正常蓄水位1640.4m，下游水位為最低尾水位456.72m，忽略水頭損失，則計(jì)算全水頭為111.4m?？紤]丟棄全負(fù)荷，即水輪機(jī)開度有1變?yōu)?。關(guān)機(jī)毛時(shí)間=14s，有效關(guān)機(jī)時(shí)間為=0.7=9.8s。負(fù)水錘計(jì)算主要目的是推求管道彎點(diǎn)富余水頭，檢查產(chǎn)生負(fù)壓的可能性。此時(shí)，水庫

25、水位為死水位1605.0m，下游用最低尾水位1529.0m。進(jìn)行水錘計(jì)算，最重要的是求出最大值。對于閥門直線關(guān)閉情況的水錘，根據(jù)最大壓強(qiáng)出現(xiàn)的時(shí)間可歸納為兩種類型：第一相水錘和極限水錘。對于水錘壓強(qiáng)的計(jì)算應(yīng)首先判別其發(fā)生的是何種類型的水錘，其判別式是：第一相水錘；極限水錘上述判別式中：水錘常數(shù)，；起始開度；C管道中的波速，取1200m/s；管道中的最大流速；g重力加速度，取9.81m/s2；H0初始水頭，取76m。將數(shù)據(jù)代入計(jì)算有：=2.82，因此。由此可知，引水壓力管道中將發(fā)生極限水錘。研究證明，當(dāng)壓力管道末端出現(xiàn)極限水錘時(shí)，無論是正水錘還是負(fù)水錘，管道沿線的最大水錘壓強(qiáng)都是按直線規(guī)律分布，

26、如圖51中虛線所示。若管道末端A點(diǎn)的最大水錘為和，則任意點(diǎn)P的最大水錘 （5.3）和（5.4）式中：A點(diǎn)水錘相對壓強(qiáng)；P點(diǎn)正水錘相對壓強(qiáng)；P點(diǎn)負(fù)水錘相對壓強(qiáng)。 （5.5）式中：表示閥門開度變化時(shí)管道中水流動量的相對變化率，。正常蓄水位時(shí)，將L=377.0m，,g=9.81m/s2,H0=76m,Ts=9.8s代入（5.5）計(jì)算得，。死水位時(shí)，將L=377.0m，,g=9.81m/s2,H0=76m,Ts=9.8s代入（5.5）計(jì)算得，。根據(jù)以上所述及計(jì)算可得水錘壓力情況見表5-2表5-2 水錘計(jì)算成果表/水錘類型水錘壓力變化備注正水錘極限水錘26.79m由10負(fù)水錘極限水錘20.52m由10負(fù)

27、水錘管道上彎點(diǎn)的富余水頭1.65m5.4隧洞的通氣設(shè)計(jì)通氣和通氣設(shè)施是隧洞中不可缺少的重要組成部分。壓力隧洞中，排水時(shí)需要補(bǔ)氣，充水時(shí)需要排氣。這里所談的通氣問題與摻氣減蝕所談的通氣問題不同。目前，還無法對通氣作出數(shù)字分析，只能根據(jù)試驗(yàn)和原形觀測資料，由經(jīng)驗(yàn)判斷決定。此處用一般常用的方法計(jì)算與通氣相關(guān)的數(shù)據(jù)：5.4.1最大需氣量1) 我國一些明流隧洞的觀測資料經(jīng)驗(yàn)公式：（5.6）取為單機(jī)引用流量計(jì)算，=111.6m3/s，則=11.1622.32m3/s2) DL/T 5039-95推薦公式：(5.7)取Vw=3.5m/s，A=3.14156925*6.4/4代入計(jì)算有=10.13 m3/s初

28、步設(shè)計(jì)取=15 m3/s。通氣孔的風(fēng)速通氣孔的平均風(fēng)速取15m/s，也即通氣孔的面積為1m2。第6章隧洞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6.1 設(shè)計(jì)原則及假定隧洞的開挖，使得原始應(yīng)力場重新分布，在孔口周邊產(chǎn)生了應(yīng)力集中。若圍巖的強(qiáng)度足以承受集中后的應(yīng)力，即使沒有采取任何加固措施，開挖后的圍巖也是穩(wěn)定的；若圍巖強(qiáng)度較低，就需要采取加固措施。對圍巖的加固，一般應(yīng)遵循下列原則和基本假定：(1) 一切加固圍巖的工程措施，都是為了加固不良圍巖、維持圍巖穩(wěn)定；(2) 應(yīng)當(dāng)把所采取的工程措施(如支護(hù)、襯砌等)與圍巖視為統(tǒng)一的復(fù)合體，即考慮支護(hù)和襯砌與圍巖的共同作用；(3) 在支護(hù)、襯砌與圍巖的復(fù)合體中，圍巖應(yīng)當(dāng)是承受荷載(如內(nèi)、外

29、水壓力等)的主體，因此，應(yīng)最大限度的利用圍巖，充分發(fā)揮圍巖的作用；(4) 為了節(jié)約投資，加快水工隧洞的建設(shè)速度，應(yīng)當(dāng)盡量地把加固圍巖所采取的措施壓縮到最小的限度以內(nèi)，并充分發(fā)揮其作用；(5) 以充分考慮圍巖承載能力的基礎(chǔ)上，應(yīng)因地制宜地采用相應(yīng)的加固措施，以維持圍巖的穩(wěn)定性；(6) 考慮到水工隧洞的特點(diǎn)，加固措施還應(yīng)滿足水流摩阻小、水量滲漏損失少的原則；襯砌采用混凝土或鋼筋混凝土襯砌時(shí)，按限裂寬度為0.2mm進(jìn)行限制；(7) 內(nèi)水外滲將危及圍巖、山坡及臨近建筑物的安全時(shí)，應(yīng)結(jié)合巖體覆蓋厚度、圍巖條件，綜合分析選用堵(如襯砌、灌漿)、截(如設(shè)置防滲帷幕)、排(如排水孔、排水廊道)等措施，以改善加

30、固結(jié)構(gòu)與圍巖的工作條件；(8) 對于水工隧洞的設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)做到勘測、設(shè)計(jì)、施工及監(jiān)測緊密結(jié)合。以上幾點(diǎn)是相互聯(lián)系、相互制約的，設(shè)計(jì)時(shí)要統(tǒng)一考慮，綜合分析。由于本隧洞前110m處于zbd、zbdn1接觸帶假整合面，圍巖穩(wěn)定性較差外，其余地段圍巖完整，穩(wěn)定性較好。6.2 加固及襯砌形式選擇水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范(DL/T51952004)及有關(guān)地下工程的規(guī)范規(guī)定，將圍巖分為穩(wěn)定、基本穩(wěn)定、局部穩(wěn)定性差、不穩(wěn)定和極不穩(wěn)定五類。在各類圍巖中詳細(xì)地描述了該類圍巖的巖體特征、結(jié)構(gòu)面及其組合狀態(tài)、地下水狀態(tài)及毛洞自穩(wěn)能力等。不論哪種分類，所依據(jù)的都是圍巖的自然特征。一般，圍巖的自然特征劃分為整體塊狀結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)、

31、碎裂結(jié)構(gòu)及散體結(jié)構(gòu)，根據(jù)圍巖的特征及其隧洞的作用選用加固形式。根據(jù)圍巖分類，引水隧洞類圍巖占71%，類圍巖約占29%。由于引水隧洞為十分重要的水工建筑物，建筑物等級為2級，應(yīng)采用全襯砌方式進(jìn)行支護(hù)。開挖過程中應(yīng)進(jìn)行一次支護(hù)，確保圍巖穩(wěn)定和施工安全。對III類圍巖段，采用系統(tǒng)錨桿加固。對表面裂隙發(fā)育或者具有碎塊的巖石，采用掛鋼絲網(wǎng)噴混凝土作一次支護(hù)。 6.3 設(shè)計(jì)荷載確定及荷載組合6.3.1 設(shè)計(jì)荷載確定6.3.1.1 圍巖壓力考慮把巖體作為主要承載結(jié)構(gòu)，對開挖后的孔口周邊應(yīng)力進(jìn)行分析，必要時(shí)進(jìn)行加固處理，即在未支護(hù)前，可按下式估算垂直圍巖壓力：q=(0.10.2)gB(6.1)取系數(shù)0.15計(jì)

32、算，有q=24.48 kN/m2。普氏理論法塌落拱高度：(6.2)頂拱為圓弧時(shí)的圍巖垂直荷載：q=0.7gh(6.3)側(cè)向圍巖水平荷載：(6.4)式中：H 斷面開挖高度，7m；B 洞室開挖寬度，7m；h 圍巖可能塌落高度，m；e1 洞頂部側(cè)向圍巖水平荷載，kN/m2；e2 洞底部側(cè)向圍巖水平荷載，kN/m2；f 圍巖堅(jiān)固系數(shù)，取f=1.52，；q 圍巖垂直荷載，kN/m2；g 圍巖重度，平均值25.5kN/m3；fK 換算摩擦角()，取fK=6065；mm=0.2220.268計(jì)算成果見表6-1：圍巖壓力系數(shù)法q=SygB(6.5)e=SXgh(6.6)式中：Sy 垂直向圍巖壓力系數(shù)，取0.4

33、；Sx 水平向圍巖壓力系數(shù)，取0.05；h 洞室開挖高度，7.0m；B洞室開挖寬度，7.0 m；e 側(cè)向圍巖水平荷載，kN/m2；q 圍巖垂直荷載，kN/m2；g 圍巖重度，kN/m3；計(jì)算成果見表6-2。表6-1 普氏理論法計(jì)算圍巖壓力成果表計(jì)算點(diǎn)(樁號)g（KPa）e1（KPa）e2（KPa）fm0+032.7525.0652.5344.282.215.3020.2220+147.3125.6603.5864.154.6111.191.50.2680+183.3125.6652.5345.342.235.4320.2220+216.8025.6652.5345.342.235.4320.2

34、220+357.0025.6603.5864.154.6111.191.50.2680+377.0025.5603.5864.154.6111.191.50.268計(jì)算點(diǎn)(樁號)gSxeSyq0+032.7525.00.058.750.470.00+147.3125.60.058.960.471.680+183.3125.60.058.960.471.680+216.8025.60.058.960.471.680+357.0025.60.058.960.471.680+377.0025.60.058.960.471.68表6-2 圍巖壓力系數(shù)法計(jì)算圍巖壓力成果表3.1.2 內(nèi)水壓力水荷載是水工

35、隧洞的主要荷載。對有壓隧洞，內(nèi)水壓力等于水庫水位減去計(jì)算斷面處的總水頭損失，特殊荷載尚應(yīng)該加上水錘壓力水頭。內(nèi)水壓力按隧洞分段計(jì)算成果見表6-3（按設(shè)計(jì)水位計(jì)算）。表6-3 內(nèi)水壓力按隧洞分段計(jì)算成果表（單位：m）計(jì)算點(diǎn)(樁號)基面總水頭局部水頭損失累計(jì)沿程水頭損失累計(jì)極限正水錘不計(jì)水錘內(nèi)水壓力計(jì)水錘時(shí)內(nèi)水壓力內(nèi)水壓力（MPa）0+032.75106.8960.490.07860.04892.2746.2746.540.4570+147.31106.892.190.12520.219710.47104.36114.831.1260+183.31106.891.940.12520.273413.

36、03104.55117.581.1530+216.80106.891.60.19220.323415.41104.77120.181.1790+357.00106.890.20.19220.532525.37105.96131.331.2880+377.00106.890.00.25460.652426.79106.07132.861.303.3地震荷載設(shè)計(jì)隧洞洞身時(shí)可不考慮地震荷載，但對隧洞的進(jìn)出口建筑物，需按現(xiàn)行水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范對地面建筑結(jié)構(gòu)的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。本地區(qū)地震基本烈度按6.5級考慮，因地震而引起的隧洞附加荷載為：(1) 附加山巖壓力(6.6)(2) 地震水壓力(水平橫向作用)

37、 (6.7)(3) 襯砌自重慣性力Pg=Kcgc(6.8)上三式中：KC 地震系數(shù),查表取KC =1/40；gR 巖石重度，取平均值25.5kN/m3；CP 地震縱波在巖石里的傳播速度，粗略取2000m/s；T0 地震波的周期，取1s；gC 襯砌重度，25.5kN/m3；巖石泊松比，=0.3；g 水重度，10時(shí)為9.8kN/m3。代入計(jì)算得=0.087MPa；=0.078MPa；g=24 kN/m36.3.1.4灌漿荷載當(dāng)固結(jié)(或回填)灌漿壓力與外水壓力接近時(shí)，可不考慮灌漿壓力。固結(jié)(或回填)灌漿壓力一般為0.20.3MPa，當(dāng)回填灌漿壓力與圍巖壓力不同時(shí)考慮。6.3.1.5地層彈性抗力只有巖

38、體較好時(shí)，才產(chǎn)生有效的彈性抗力，本隧洞III類巖石段可能產(chǎn)生彈性抗力。當(dāng)襯砌向內(nèi)變形時(shí)，不產(chǎn)生彈性抗力，只有襯砌向外變形時(shí)，才產(chǎn)生彈性抗力，其值為：P=Kd(6.9)式中：P 地層彈性抗力，kN/m2；K 地層彈性抗力系數(shù)，kN/m3；d 襯砌向外變位值，m。巖體好時(shí)，在頂部中心角大約90范圍之外的襯砌變形指向圍巖，作用有彈性抗力，其分布規(guī)律為：(6.10)式中：、分別為j=和j=處襯砌受到的彈性抗力，j為以隧洞圓心為圓心，自隧洞頂拱頂端逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到計(jì)算斷面所成的夾角。6.3.2 荷載組合根據(jù)施工、運(yùn)行和檢修等情況，分別考慮最不利的荷載組合，一般應(yīng)遵循下列組合原則：(1) 垂直圍巖壓力與側(cè)向圍

39、巖壓力使頂拱產(chǎn)生的應(yīng)力符號相反，互相有所抵消。一般估算的圍巖壓力不一定十分準(zhǔn)確，尤其是側(cè)向圍巖壓力的準(zhǔn)確性就更差一些，這時(shí)宜不計(jì)側(cè)向壓力。在其它部位也應(yīng)考慮類似情況。(2) 灌漿壓力與外水壓力不要疊加。灌漿壓力大于外水壓力時(shí)，頂拱部位只計(jì)灌漿壓力，其余部位為外水壓力；灌漿壓力小于外水壓力時(shí)則可不計(jì)。(4) 考慮圍巖抗力時(shí)，可少計(jì)或不計(jì)側(cè)向圍巖壓力，不計(jì)底拱的反壓力。荷載組合分四種工況，見表6-7。表6-7荷載組合表荷載組合垂直圍巖壓力側(cè)向圍巖壓力襯砌自重內(nèi)水壓力外水均勻壓力外水非均勻壓力灌漿壓力彈性抗力地震基本正常運(yùn)行工況DDDDD非常運(yùn)行工況DDDDDDDD特殊檢修工況DDDDD施工期DDD

40、D6.4 二次支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算原則及方法本隧洞采用采用組合式支護(hù)，即外層初期錨噴掛網(wǎng)支護(hù)，內(nèi)層鋼筋混凝土二次支護(hù)。鋼筋混凝土襯砌的應(yīng)力計(jì)算時(shí)，對III類圍巖及更差的圍巖是把圍巖當(dāng)成荷載，把襯砌當(dāng)成結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算；而對II類及更好的圍巖，則僅將圍巖視為承載結(jié)構(gòu)，一般要求采用下述方法進(jìn)行：(1) 彈性力學(xué)法：包含彈性和彈塑性兩種方法，主要適用與I、II、III類圍巖；(2) 結(jié)構(gòu)力學(xué)法：適用于IV、V類圍巖及更差的圍巖；(3) 混凝土及鋼筋混凝土襯砌的強(qiáng)度及配筋計(jì)算，可按現(xiàn)行水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。6.5 二次支護(hù)結(jié)構(gòu)細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6.5.1細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則(1) 襯砌段長，一般根據(jù)

41、澆筑能力和溫度收縮等因素分析確定，底拱、邊頂拱的環(huán)向縫不得錯開。(2) 對巖性較均一，處于I、II、III類圍巖中的混凝土襯砌，溫度變化較小，一般不設(shè)伸縮縫。只在地質(zhì)條件突變的洞段、地質(zhì)條件較差有嚴(yán)格要求的洞段、襯砌形式改變的洞段才設(shè)置伸縮縫。伸縮縫縫內(nèi)設(shè)止水帶及充填嵌縫材料。每一澆筑段設(shè)一施工縫，縫內(nèi)只設(shè)止水帶。(3) 對于巖性較均一，處于I、II、III類圍巖中的混凝土襯砌，當(dāng)可能最低地下水位高于隧洞壓力線，且內(nèi)水外滲不影響圍巖穩(wěn)定時(shí)，縫內(nèi)可不設(shè)止水帶。但對伸縮縫，縫內(nèi)要用充填嵌縫材料充填。(4) 在不同襯砌結(jié)構(gòu)連接點(diǎn)、地質(zhì)條件變化處、體形改變處，均需設(shè)永久縫。(5) 對一般施工縫，縱向鋼

42、筋要求穿過縫；對永久伸縮縫，縱向鋼筋不穿過縫。6.5.2細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）如圖7所示，按照工程經(jīng)驗(yàn)，初步擬訂澆筑段長度澆筑段長度為8m。2）橫向施工縫由混凝土澆筑能力決定，擬訂為8m；縱向施工縫根據(jù)澆筑能力，設(shè)在頂拱、側(cè)墻以及底版分界處或者內(nèi)力比較小的部位，對施工縫需要進(jìn)行鑿毛處理或者設(shè)置插筋以加強(qiáng)其整體性，縫內(nèi)可設(shè)鍵槽，必要時(shí)還應(yīng)設(shè)止水或者接縫處理。3）在地質(zhì)條件變化處、進(jìn)、出口以及斷裂破碎帶有可能產(chǎn)生較大相對變位處應(yīng)該設(shè)置沉陷縫。也可設(shè)置波紋管補(bǔ)償器，并采取相應(yīng)的防滲措施。4）鋼筋混凝土襯砌與鋼板襯砌連接處，不應(yīng)分縫，應(yīng)有不少于1.0m的搭接長度，并在鋼板上設(shè)置阻水措施。5）漸變段設(shè)計(jì)。隧洞

43、進(jìn)口漸變段為矩形向圓形過渡；壓力鋼管前端、引水洞末端為半徑為3.2m向半徑為2.65m的圓形過度，具體設(shè)計(jì)見設(shè)計(jì)詳圖。第7章混凝土襯砌以及配筋7.1 鋼筋混凝土襯砌設(shè)計(jì)7.1.1 基本設(shè)計(jì)資料按構(gòu)造要求，初步設(shè)計(jì)鋼筋混凝土襯砌厚度為70cm。采用雙層配筋，限制開裂寬度來設(shè)計(jì)?；炷烈r砌采用C25，壓力鋼管段采用C15；鋼筋采用II級鋼；結(jié)構(gòu)系數(shù)=1.35，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)=1.0，設(shè)計(jì)狀況系數(shù)持久狀況取1.0，短暫狀況取0.95，偶然狀況取0.85。相關(guān)材料的基本性能參數(shù)如下表7-1：表7-1 材料性能參數(shù)材料fckfcftkftEC15107.51.20.90.22C2517131.751.3

44、0.28Q2353353353103102.0注：強(qiáng)度單位為N/mm2；模量單位為1105MPa7.1.2 襯砌分縫1）施工縫 由于混凝土以及鋼筋混凝土襯砌是分段分塊澆筑的，所以襯砌中必然有橫向和縱向施工縫。橫向施工縫間距由澆筑能力決定，縱向施工縫根據(jù)澆筑能力，設(shè)在頂拱、邊墻及底版分界處或者內(nèi)力比較小的部位。對于施工縫需要進(jìn)行鑿毛處理或設(shè)插筋以加強(qiáng)其整體性，必要時(shí)還應(yīng)設(shè)止水。2）伸縮縫 為防止混凝土因干縮和溫度應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫，沿洞軸線應(yīng)設(shè)置橫向伸縮縫。伸縮縫薦舉根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，取810m，縫內(nèi)設(shè)置止水。圍巖條件好時(shí)，間距取稍小值，圍巖條件差時(shí)可以選取較大值。為便于施工，統(tǒng)一采用8m和10m兩種間

45、距。3）沉陷縫 隧洞穿越斷裂破碎帶和軟弱夾層地帶時(shí)，襯砌需要加厚。在斜洞段，圍巖條件較差，為防止因不均勻沉陷造成混凝土開裂，在襯砌厚度突變處，應(yīng)設(shè)置沉陷縫。此外，在洞身和進(jìn)口、漸變段等接頭處可能產(chǎn)生較大位移的地段也需要設(shè)置橫向沉陷縫，縫內(nèi)設(shè)止水。伸縮沉陷縫如圖7-1所示。 7.2 考慮彈性抗力時(shí)的配筋設(shè)計(jì)7.2.1 內(nèi)水壓力作用下的配筋計(jì)算采用對稱配筋，鋼筋的斷面面積按下式計(jì)算： （7.1）其中，式中， 鋼筋斷面面積，m2；內(nèi)水壓力，MPa；隧洞內(nèi)半徑，3.2m或2.65m；隧洞外半徑，3.5m3.6或2.95m；彈性抗力系數(shù)，；襯砌外半徑與內(nèi)半徑之比，；鋼筋的允許應(yīng)力設(shè)計(jì)值，=，為結(jié)構(gòu)系數(shù)，

46、取1.35，故=310/1.35=229.63MPa；鋼筋的彈性模量，2.0105MPa；代入計(jì)算，計(jì)算成果見表7-2表7-2 內(nèi)水壓力作用下配筋斷面面積表計(jì)算點(diǎn)(樁號)pEhtm（105m）f（mm2）選取實(shí)際面積0+032.750.4572.81.052.99323836440720+147.311.2622.81.057.39805436881430+183.311.1532.81.057.56826936991610+216.801.1792.81.057.73845736991610+357.001.2882.81.058.459252362+40695760+377.001.303

47、2.81.058.559362362+40695767.2. 2 其它荷載作用下的配筋計(jì)算包括以下荷載作用：1）鉛直圍巖壓力作用下的內(nèi)力計(jì)算： （7.2）式中：M計(jì)算截面的彎矩，kNm； N計(jì)算截面上的軸力，kN； q鉛直圍巖壓力強(qiáng)度，kPa； re襯砌的外半徑，m； r襯砌的平均半徑，m； K圍巖的彈性抗力系數(shù)，kN/m3； E襯砌材料的彈性模量，kPa； J計(jì)算斷面的慣性矩，m4； b計(jì)算寬度，取b=1m；A、B、C、D、F、G為系數(shù)，與有關(guān)，由表7-3查用。表73 鉛直圍巖壓力作用下的內(nèi)力計(jì)算系數(shù)表斷面ABCDFG=00.162800.08721-0.006990.21222-0.212

48、220.02098=-0.025040.02505-0.000840.150040.349940.01484=-0.12500-0.125010.008240.000001.000000.00575=0.02504-0.025070.00021-0.150050.900070.01378=0.087200.16277-0.00837-0.212200.712220.02237各個(gè)截面的鉛直圍巖壓力計(jì)算成果見表7-4。2）襯砌自重作用下,假定襯砌為等厚度，其設(shè)計(jì)值作用于各斷面上的內(nèi)力，可由下面的公式計(jì)算： （7.3）斷面A1B1C1D1=00.344770.021940.166690.06590

49、=0.033480.002640.437490.04660=0.392720.025891.570800.01807=0.033510.000671.918690.04329=0.440590.026281.737490.07024式中：g單位面積的襯砌自重，kPa；A1、B1、C1、D1為系數(shù)，見表7-5；其余符號的意義同前。表7-5 襯砌自重作用下的內(nèi)力計(jì)算系數(shù)表各個(gè)截面襯砌自重計(jì)算成果見表7-6。3）無水頭滿水作用時(shí)，水壓力徑向作用與襯砌上，其值由0（頂拱）起增加到（洞底），可按下面的公式進(jìn)行計(jì)算： （7.4）式中：水的容重，kN/m3；襯砌的內(nèi)半徑，m；A2、B2、C2、D2為系數(shù)，見

50、表7-7；其余符號的意義相同。無水頭洞內(nèi)滿水壓力作用下的內(nèi)力計(jì)算成果表見7-8。表7-7 無水頭洞內(nèi)滿水壓力作用下的內(nèi)力計(jì)算系數(shù)表斷面A2B2C2D2=00.172390.010970.583350.03295=0.016750.001320.427710.02330=0.196360.012950.214600.00903=0.016770.000340.394190.02614=0.220300.013150.631260.03513然后按照不同工況進(jìn)行疊加求配筋f ，按下面的式子進(jìn)行。（7.5）式中，、內(nèi)、外層鋼筋面積，m2；襯砌有效厚度，0.60.7m；內(nèi)、外圈鋼筋合力點(diǎn)到襯砌內(nèi)、外邊緣的距離，0.05m；鋼筋的允許應(yīng)力設(shè)計(jì)值，=229.63MPa；這里不計(jì)算外水壓力時(shí)的計(jì)算成果見表7-9。表中數(shù)據(jù)全部按絕對值取用。表7-9 不計(jì)算外水壓力時(shí)的配筋計(jì)算成果截面(樁號)斷面MNfife選配fife0+032.75j=023.3217194-189.7-55936121017.91017.9j=45-25.54262.42-7