水工隧洞設(shè)計(jì)10

1、第七章第七章 水工隧洞設(shè)計(jì)熟練掌握選擇水工隧洞的基本條件與設(shè)計(jì)原則。熟練掌握洞線選擇與進(jìn)、出口布置原則。熟練掌握隧洞受力狀態(tài)與隧洞斷面型式及尺寸選擇。掌握隧洞水力計(jì)算與出口消能設(shè)計(jì)。熟練掌握隧洞支護(hù)與襯砌的基本型式與選擇。掌握襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。了解鋼筋混凝土岔管布置。掌握隧洞灌漿、防滲與排水設(shè)計(jì)。太平峪引水隧洞太平峪引水隧洞第一節(jié)第一節(jié) 水工隧洞分類 水工隧洞設(shè)計(jì)應(yīng)符合SL279-2002（或DL/T5195-2004）水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。 水工隧洞是以輸水為目的，在巖、土體中通過開挖形成的隧洞，不包括埋管和回填管。水工隧洞可按不同原則分類。按其用途，水工隧洞可以分為：發(fā)電隧洞；灌溉隧洞；供水

2、隧洞；導(dǎo)流隧洞；排水隧洞；泄洪隧洞；航運(yùn)隧洞；排沙隧洞；多用途隧洞按隧洞過水流態(tài)可分為有壓隧洞和無(wú)壓隧洞，在同一條隧洞中允許有不同流態(tài)，如上游為有壓隧洞，下游為無(wú)壓隧洞；按對(duì)圍巖加固方式可分為不襯砌隧洞，噴錨襯砌隧洞，混凝土或鋼筋混凝土襯砌隧洞；按流速大小可分為低流速隧洞和高流速隧洞。第二節(jié) 水工隧洞選擇基本條件與設(shè)計(jì)原則（一）選擇水工隧洞的基本條件（1）水工隧洞不受地形影響，可以在兩點(diǎn)間取直線，以最小的水頭損失換取最大的落差；（2）泄水建筑物設(shè)計(jì)用明渠因挖方過大而不經(jīng)濟(jì)；（3）修建明渠可能受到滑坡、塌方、泥石流、雪崩及冰凍威脅；（4）深山峽谷中修建當(dāng)?shù)夭牧蠅螣o(wú)條件采用其他導(dǎo)流及泄洪建筑物；（

3、5）水電站廠房采用地下結(jié)構(gòu)。（二）水工隧洞設(shè)計(jì)原則（1）水工隧洞的級(jí)別按現(xiàn)行GB502011994防洪標(biāo)準(zhǔn)和DL5180-2003水電樞紐工程等級(jí)劃分及設(shè)計(jì)安全標(biāo)準(zhǔn)、SL2522000水利水電樞紐工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定執(zhí)行。（2）水工隧洞設(shè)計(jì)應(yīng)滿足工程總體規(guī)劃和環(huán)境及水土保持要求。（3）水工隧洞的設(shè)計(jì)除符合SL2792002水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范和DL/T5195-2004水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范外，還應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。（三）基本資料的收集與分析（1）水工隧洞設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)隧洞用途和不同設(shè)計(jì)階段的要求，收集的基本資料。（2）地質(zhì)資料是水工隧洞設(shè)計(jì)的重要依據(jù)之一，也是施工、運(yùn)行的重要資料，水工隧

4、洞開工前，設(shè)計(jì)人員應(yīng)逐步地詳細(xì)掌握隧洞地區(qū)的基本地質(zhì)情況。（3）對(duì)高地應(yīng)力區(qū)1、2級(jí)水工隧洞的重要洞段，設(shè)計(jì)人員應(yīng)在初設(shè)階段掌握地應(yīng)力的測(cè)驗(yàn)成果，并做出評(píng)價(jià)。施工階段應(yīng)根據(jù)地應(yīng)力的現(xiàn)場(chǎng)復(fù)核成果，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行校核、補(bǔ)充或修改。（1）水工隧洞的線路應(yīng)根據(jù)隧洞的用途，綜合考慮地形、地質(zhì)、水力學(xué)、施工、運(yùn)行、沿線建筑物、樞紐總布置及對(duì)周圍環(huán)境的影響等因素，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較選定。（2）在滿足樞紐總布置要求的條件下，洞線應(yīng)選在線路短、沿線地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單、巖體完整穩(wěn)定、上覆巖層厚度適中、水文地質(zhì)條件有利及施工方便的地區(qū)。（3）洞線布置宜避免相鄰建筑物的不利影響。（4）洞線布置應(yīng)根據(jù)隧洞區(qū)巖層及主要地質(zhì)構(gòu)造的分布

5、特性，滿足的要求。第第四節(jié)節(jié) 水工隧洞洞線的選擇（5）隧洞沿線遇有斷裂構(gòu)造、不利構(gòu)造面、軟弱帶、蝕變帶、膨脹巖等時(shí)，應(yīng)充分考慮地下水活動(dòng)的影響，注意圍巖的穩(wěn)定條件。（6）在高地應(yīng)力區(qū)，水工隧洞的軸線方向宜與最大水平地應(yīng)力方向有較小交角。（7）水工隧洞垂直和側(cè)向最小覆蓋厚度，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、隧洞斷面形狀及尺寸、施工成洞條件、內(nèi)水壓力、支護(hù)（襯砌）型式、圍巖滲透特性等因素，按要求綜合分析決定。（8）相鄰兩隧洞間的巖體厚度，應(yīng)根據(jù)布置需要、地質(zhì)條件、圍巖承受的內(nèi)水壓力、圍巖的應(yīng)力和變形、隧洞橫斷面尺寸和形狀、施工方法和運(yùn)行情況（如一洞有水臨洞無(wú)水）等因素綜合分析決定。（9）經(jīng)論證必須穿過壩基、壩肩或

6、其他建筑物基礎(chǔ)的水工隧洞，與建筑物基礎(chǔ)之間的圍巖應(yīng)有足夠的厚度，滿足建筑物基礎(chǔ)和隧洞對(duì)應(yīng)力、應(yīng)變、穩(wěn)定和滲透的要求。（10）洞線遇有溝谷時(shí)，應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)、水文及施工條件進(jìn)行繞溝或跨溝方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。當(dāng)采用跨溝方案時(shí)，應(yīng)合理選擇跨溝位置。（11）沿河傍山地段的土洞，洞線應(yīng)向山里側(cè)內(nèi)移，避免產(chǎn)生偏壓，防止水流沖刷山體影響洞身穩(wěn)定。（12）洞線在平面上宜布置為直線。如需要設(shè)置彎段時(shí)，應(yīng)符合的要求。（13）洞身段設(shè)置豎向曲線時(shí)，對(duì)高流速隧洞（有壓或無(wú)壓），其型式和豎向曲線半徑應(yīng)通過試驗(yàn)確定。（14）水工隧洞設(shè)置平面或豎向曲線時(shí)其彎曲半徑尚應(yīng)考慮施工方法和大型施工設(shè)備的要求。（15）洞身段的縱坡

7、應(yīng)根據(jù)運(yùn)用要求、上下游銜接、沿線建筑物的底部高程以及施工和檢修條件等綜合分析決定。（16）布置在多泥沙河流上的排沙隧洞，其平面和豎向的轉(zhuǎn)彎曲線、轉(zhuǎn)彎角度、縱坡坡度均應(yīng)通過水工模型試驗(yàn)確定。泥沙問題是個(gè)復(fù)雜的問題，二維計(jì)算成果還不能很準(zhǔn)確地反映實(shí)際沖淤分布，故多沙河流上排沙洞的布置不便用計(jì)算解決，有關(guān)布置問題規(guī)定用水工模型試驗(yàn)確定。（17）長(zhǎng)隧洞需設(shè)置施工支洞時(shí)，支洞的數(shù)目及長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)隧洞沿線地形地質(zhì)條件、施工方法、對(duì)外交通情況，并有利于均衡各段隧洞的工程量及工期的要求分析決定。地質(zhì)條件較差時(shí)，應(yīng)研究施工支洞對(duì)主洞的影響。（18）布置水工隧洞時(shí)應(yīng)考慮臨時(shí)占地、永久占地、植被破壞和恢復(fù)、施工污染、

8、運(yùn)行期地下水位變化等對(duì)環(huán)境的影響和水土保持的要求。宜使原自然環(huán)境較少破壞，較易恢復(fù)，環(huán)境投資最小。（1）進(jìn)、出口布置，應(yīng)根據(jù)樞紐總體布置要求、地形地質(zhì)條件，使水流順暢，進(jìn)流均勻，出流平穩(wěn)，滿足使用功能和運(yùn)行安全的要求，并應(yīng)考慮閘門、攔污清淤設(shè)備的設(shè)置及對(duì)外交通。（2）進(jìn)、出口宜選在地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，巖體完整，風(fēng)化覆蓋層較淺的地區(qū)，避開不良地質(zhì)構(gòu)造和容易發(fā)生崩塌、沖溝、危崖、滑坡的地區(qū)。（3）進(jìn)、出口布置應(yīng)充分考慮水工隧洞的布置。在地形地質(zhì)條件較復(fù)雜地區(qū)，應(yīng)通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，選擇最佳布置方案。第第四節(jié)節(jié) 進(jìn)、出口布置（4）進(jìn)、出口洞臉和兩側(cè)邊坡宜避免高邊坡開挖。無(wú)法避免時(shí)，應(yīng)分析開挖后的穩(wěn)定性，采取

9、相應(yīng)的加固措施。（5）進(jìn)、出口應(yīng)有必要的清坡范圍，并采取適當(dāng)?shù)墓こ檀胧乐垢采w層、坡積物、松動(dòng)巖塊等在風(fēng)力、地面徑流、水位變化等自然因素作用下滾落，影響其正常運(yùn)行。（6）土洞洞口應(yīng)選在山坡穩(wěn)定、土質(zhì)條件較好處，不宜布置在卸荷帶上。（7）土洞洞口與渡槽、巖洞等建筑物連接處應(yīng)設(shè)永久縫。在寒冷地區(qū)，應(yīng)結(jié)合防凍要求加深洞口基礎(chǔ)埋深，基底標(biāo)高應(yīng)符合SL2111998、DL/T5082-1998水工建筑物抗凍設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定。（8）有壓泄水隧洞的出口洞段體形設(shè)計(jì)應(yīng)符合的要求。（9）泄水隧洞的出口，應(yīng)根據(jù)地形地質(zhì)和水力學(xué)條件，運(yùn)行方式，下游水深和變幅，下游河床的抗沖能力，水流銜接、消能防沖要求以及對(duì)相鄰建筑

10、物的影響，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較選擇適宜的消能防沖措施。（10）布置泄水隧洞時(shí)，應(yīng)根據(jù)可能出現(xiàn)的泄洪運(yùn)行工況，充分研究泄水隧洞出口的位置、水流流態(tài)、沖淤范圍和對(duì)相鄰建筑物的影響，并宜通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較和水工模型試驗(yàn)驗(yàn)證確定合理方案。（11）對(duì)有壓隧洞排水補(bǔ)氣、充水排氣和無(wú)壓隧洞水面線以上的通氣以及其他需要通氣的洞段，應(yīng)估算通氣面積，并留有余地。(1) 選擇隧洞布置方案時(shí)，應(yīng)根據(jù)隧洞的用途、使用和施工條件，在保證隧洞可靠運(yùn)行的前提下，研究臨時(shí)與永久相結(jié)合以及一洞多用的合理性。(2) 臨時(shí)與永久相結(jié)合的隧洞，應(yīng)對(duì)洞線、縱坡、支護(hù)及襯砌型式、進(jìn)出口高程及位置、運(yùn)行及檢修條件等進(jìn)行綜合比較論證。(3) 泄洪與

11、發(fā)電共用一條主洞布置時(shí)，必須保證各自的運(yùn)行要求和較好的水力條件，安全宣泄規(guī)定的泄洪流量，保證發(fā)電隧洞的壓力狀態(tài)及發(fā)電時(shí)的最小水頭，并采取適當(dāng)?shù)拇胧乐箼C(jī)組振動(dòng)和分岔附近空蝕破壞。泄洪洞宜布置在主洞上，發(fā)電洞宜布置在支洞上。第五節(jié)第五節(jié)多用途隧洞的布置(4) 主、支洞的分岔角宜在3060范圍內(nèi)選取，在滿足布置和結(jié)構(gòu)要求的條件下，應(yīng)采用較小的分岔角度。(5) 泄洪、發(fā)電共用一條主洞時(shí)，分岔型式宜根據(jù)水頭、流量以及分流比確定，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行水工模型試驗(yàn)驗(yàn)證。分岔后發(fā)電洞的長(zhǎng)度不宜小于10倍洞徑或洞寬（若泄洪時(shí)不發(fā)電或發(fā)電引水系統(tǒng)有穩(wěn)壓設(shè)施，則長(zhǎng)度可適當(dāng)減?。．?dāng)發(fā)電洞設(shè)置調(diào)壓（減壓）設(shè)施時(shí)，其分岔位

12、置、型式、分流比等，都應(yīng)經(jīng)過整體水工模型試驗(yàn)驗(yàn)證。(6) 永久泄洪洞與導(dǎo)流洞結(jié)合時(shí)，除采用常規(guī)的外部消能外，可結(jié)合工程條件進(jìn)行內(nèi)部消能（如孔板消能、漩渦消能）或內(nèi)、外結(jié)合消能的方案比選。第六節(jié)第六節(jié) 水工隧洞壓力狀態(tài)及洞型尺寸（一）壓力狀態(tài)選擇（1）發(fā)電引水隧洞宜采用有壓隧洞。當(dāng)上游水位變化不大、引用流量比較穩(wěn)定時(shí)，可采用無(wú)壓隧洞。（2）有壓隧洞嚴(yán)禁出現(xiàn)明滿流交替運(yùn)行的運(yùn)行方式，在最不利運(yùn)行條件下，洞頂以上應(yīng)有不小于2.0m的壓力水頭。（3）高流速的泄水隧洞，嚴(yán)禁采用明滿流交替運(yùn)行方式。低流速泄水隧洞，正常情況下按明流方式運(yùn)行者，可在校核洪水位時(shí)出現(xiàn)明滿流交替的運(yùn)行方式。（4）導(dǎo)流隧洞經(jīng)論證在

13、設(shè)計(jì)過流條件下水流流態(tài)不致造成洞身破壞時(shí)，可采用明滿流交替的運(yùn)行方式。（5）土洞宜采用無(wú)壓隧洞。采用有壓隧洞時(shí)，應(yīng)根據(jù)土體抗力、內(nèi)水壓力、土體的滲流變形等情況，選定適宜的襯砌型式。（二）水工隧洞的受力狀態(tài)水工隧洞可能受以下荷載的作用：（1）圍巖壓力；（2）圍巖彈性抗力；（3）地層摩擦力；（4）襯砌自重；（5）均勻內(nèi)水壓力；（6）滿洞水壓力；（7）外水壓力；（8）灌漿壓力；（9）溫度壓力；（10）地震力。（三）橫斷面型式（1）隧洞的橫斷面形狀應(yīng)根據(jù)隧洞的用途、水力學(xué)、工程地質(zhì)與水文地質(zhì)、襯砌工作條件以及地應(yīng)力情況、施工方法等因素，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析確定。（2）有壓隧洞宜采用圓形斷面。在圍巖穩(wěn)定性較

14、好，內(nèi)、外水壓力不大時(shí)，可采用便于施工的其他斷面形狀。（3）高地應(yīng)力區(qū)采用非圓形斷面時(shí)，斷面的高寬比與地應(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)，宜采用高度較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)，宜采用高度較大而寬度較小的斷面。（4）對(duì)發(fā)電與泄洪、導(dǎo)流與發(fā)電或?qū)Я髋c泄洪等共同的多用途隧洞，斷面形狀應(yīng)經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定，必要時(shí)宜通過水工模型試驗(yàn)驗(yàn)證。（5）較長(zhǎng)隧洞可采用多種斷面形狀和襯砌型式，但不宜過多過密。不同斷面或襯砌型式之間應(yīng)設(shè)置過渡段，過渡段的邊界應(yīng)采用平緩曲線，并便于施工。（四）橫斷面尺寸（1）水電站、抽水蓄能電站或泵站輸水隧洞（引水及尾水洞）的斷面尺寸，應(yīng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)斷

15、面論證。（2）灌溉隧洞的橫斷面尺寸，應(yīng)根據(jù)隧洞的進(jìn)、出口高程和加大流量確定。（3）泄洪隧洞的橫斷面尺寸，應(yīng)在各種可能運(yùn)行條件下均能滿足規(guī)定的過流能力要求。并應(yīng)通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。（4）導(dǎo)流隧洞的橫斷面尺寸，應(yīng)根據(jù)導(dǎo)流流量的要求，結(jié)合進(jìn)口高程、圍堰的高度、出口水流銜接以及通航、過冰、施工要求等，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。（5）多用途隧洞的橫斷面尺寸，除應(yīng)滿足各自的運(yùn)行要求外，共用部分應(yīng)通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。（6）橫斷面的最小尺寸除應(yīng)滿足運(yùn)行要求外，還應(yīng)符合施工要求。圓形斷面的內(nèi)徑不宜小于1.8m；非圓形斷面的高度不宜小于1.8m，寬度不宜小于1.5m。（7）在低流速無(wú)壓隧洞中，若通氣條件良好，在恒

16、定流情況下，洞內(nèi)水面線以上的空間不宜小于隧洞斷面面積的15，且高度不應(yīng)小于400mm；在非恒定流條件下，若計(jì)算中已考慮了涌波時(shí)，上述數(shù)值允許適當(dāng)減小。（8）高流速無(wú)壓隧洞的橫斷面尺寸宜通過試驗(yàn)確定，并宜考慮摻氣的影響。第七節(jié)第七節(jié) 水工隧洞水力計(jì)算1 . 水工隧洞水力計(jì)算應(yīng)根據(jù)隧洞用途和不同設(shè)計(jì)階段在下列項(xiàng)目中選擇：（1）過流能力； （2）上、下游水流銜接；（3）水頭損失； （4）壓坡線；（5）水面線；（6）摻氣、充放水方式及其他水力現(xiàn)象。2水工隧洞的沿程水頭損失和局部水頭損失應(yīng)分別進(jìn)行計(jì)算，并應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）沿程水頭損失計(jì)算中的粗糙系數(shù)n值，應(yīng)根據(jù)襯砌型式和施工方法及運(yùn)行后可能的變化，

17、參照已有工程綜合分析選用。（2）局部水頭損失計(jì)算中采用的局部阻力系數(shù)，可參照水力學(xué)資料分析決定，必要時(shí)可通過試驗(yàn)確定。（3）無(wú)壓隧洞洞身的過流能力，對(duì)長(zhǎng)洞按均勻流計(jì)算；對(duì)短洞可按非均勻流計(jì)算。3 水工隧洞的過流能力計(jì)算應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）有壓隧洞按管流計(jì)算。（2）無(wú)壓隧洞，對(duì)開敞式進(jìn)口按堰流情況計(jì)算；對(duì)深式進(jìn)口按管流計(jì)算。 無(wú)壓洞可分為長(zhǎng)洞和短洞，對(duì)短洞其過流能力不受洞長(zhǎng)影響，僅取決于進(jìn)口型式，開敞式進(jìn)口按堰流計(jì)算，深式有壓進(jìn)口按管流計(jì)算。無(wú)壓長(zhǎng)洞，泄流能力受洞長(zhǎng)影響，應(yīng)通過推求控制斷面的水面線后，計(jì)算過流能力。4計(jì)算無(wú)壓隧洞的水面線，首先應(yīng)判別水面線的類型，在選定控制斷面后，可按分段求和法

18、或其他方法計(jì)算。水面線的計(jì)算方法很多，經(jīng)調(diào)查分析，分段求和法計(jì)算較簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)中采用的較多，與實(shí)測(cè)值比較吻合，國(guó)內(nèi)的計(jì)算機(jī)程序也多用此法。5對(duì)高流速、大流量、水流條件復(fù)雜的水工隧洞，應(yīng)進(jìn)行整體或局部水工模型試驗(yàn)，驗(yàn)證水力計(jì)算和建筑物布置的合理性。高流速、大流量、水流條件復(fù)雜的水工隧洞設(shè)計(jì)條件和運(yùn)行條件都很復(fù)雜，很難用工程類比和計(jì)算分析確定設(shè)計(jì)參數(shù)和工程措施，而一旦失事或設(shè)計(jì)失誤將造成較大甚至不易彌補(bǔ)的損失，故應(yīng)通過局部或整體水工模型試驗(yàn)驗(yàn)證設(shè)計(jì)的合理性。6高流速的水工隧洞，應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)選定各部位的體形，并使選定體形最低壓力點(diǎn)(或可疑點(diǎn))的“初生空化數(shù)”小于該處的“水流空化數(shù)”，否則必須采取相應(yīng)的措

19、施。7高流速的水工隧洞應(yīng)特別重視下列容易發(fā)生空蝕的部位：（1）有壓隧洞的進(jìn)口、閘門槽、過渡段、分岔段、彎曲段、出口及水流邊壁突變的部位。（2）無(wú)壓洞的陡坡泄流曲線段、反弧段、擴(kuò)散或收縮段、閘墩、門槽及其出口段等部位。（3）出口消能部位。8對(duì)易于發(fā)生空蝕的部位，可采用下列防空蝕措施：（1）選擇合適的體形。（2）控制水流邊壁表面的局部不平整度。（3）向水流中摻氣。（4）采用抗蝕材料。（5）選用合理的運(yùn)行方式。9對(duì)多泥沙河流泄水建筑物的過水部位，應(yīng)選用抗磨損能力較強(qiáng)的材料。試驗(yàn)表明，含沙水流對(duì)混凝土表面的磨蝕率隨流速、含沙濃度及渾水密度的加大而加大，隨材料強(qiáng)度和摻氣濃度加大而減小，故對(duì)多泥沙河流除正

20、常的防空蝕設(shè)計(jì)外，過水表面應(yīng)采用抗磨損材料。第八節(jié)第八節(jié) 水工隧洞支護(hù)與襯砌 1 . 水工隧洞支護(hù)應(yīng)保持圍巖穩(wěn)定或提供必要的穩(wěn)定時(shí)間。 隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范將支護(hù)與襯砌分開，明確支護(hù)設(shè)計(jì)作為隧洞的設(shè)計(jì)內(nèi)容之一。支護(hù)即通常所稱的施工期臨時(shí)支護(hù)。支護(hù)的目的是加固圍巖，提高圍巖的自承能力，保證施工期的圍巖穩(wěn)定。一些不良地質(zhì)洞段，開挖后圍巖的變形速率大，出現(xiàn)失穩(wěn)傾向或已經(jīng)發(fā)生局部失穩(wěn)，臨時(shí)支護(hù)的措施應(yīng)起到防止失穩(wěn)擴(kuò)大的作用，保證后續(xù)工作有足夠的施工時(shí)間。2水工隧洞襯砌應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）保持圍巖穩(wěn)定；（2）滿足運(yùn)行所要求的水力學(xué)條件；（3）滿足防滲要求；（4）防止水流沖刷以及溫度、濕度、大氣等因素對(duì)圍巖的破

21、壞作用；（5）滿足環(huán)境保護(hù)要求。3水工隧洞支護(hù)和襯砌設(shè)計(jì)應(yīng)充分發(fā)揮圍巖的自承和承載能力，支護(hù)結(jié)構(gòu)宜按圍巖自承能力確定，襯砌結(jié)構(gòu)宜按圍巖與襯砌聯(lián)合承受作用設(shè)計(jì)。4支護(hù)型式應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、斷面大小、施工方法等，通過分析計(jì)算或工程類比決定。5水工隧洞襯砌型式應(yīng)綜合考慮斷面形狀和尺寸、運(yùn)行條件及內(nèi)水壓力、圍巖條件(覆蓋厚度、圍巖分類、承擔(dān)內(nèi)水壓力能力、地下水分布及連通情況、地質(zhì)構(gòu)造及影響程度)、防滲要求、支護(hù)效果、施工方法等因素，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。6水工隧洞的襯砌型式包括錨噴襯砌、混凝土襯砌、鋼筋混凝土襯砌和預(yù)應(yīng)力混凝土襯砌(機(jī)械式或灌漿式)。7根據(jù)防滲要求，隧洞襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則可分為抗

22、裂設(shè)計(jì)、限制裂縫開展寬度設(shè)計(jì)和不限制裂縫開展寬度設(shè)計(jì)。8水工隧洞襯砌結(jié)構(gòu)的防滲應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）圍巖抗?jié)B能力差，內(nèi)水外滲造成的危害(圍巖、邊坡、進(jìn)口建筑物的滲透失穩(wěn)或環(huán)境破壞)，處理費(fèi)用大或很難處理時(shí)，應(yīng)提出嚴(yán)格的防滲要求；（2）圍巖具有抗?jié)B能力，內(nèi)水外滲可能造成不良地質(zhì)段的局部失穩(wěn)，經(jīng)處理不會(huì)造成危害者，宜提出一般防滲要求。（3）圍巖具有較好的抗?jié)B性，內(nèi)水外滲不存在滲透失穩(wěn)和環(huán)境破壞問題，可不提出防滲要求。9圍巖承擔(dān)內(nèi)水壓力能力的判別，應(yīng)符合圍巖中初始地應(yīng)力的最小主應(yīng)力大于隧洞設(shè)計(jì)的最大內(nèi)水壓力的規(guī)定。10根據(jù)隧洞襯砌結(jié)構(gòu)的不同設(shè)計(jì)原則，考慮隧洞的壓力狀態(tài)、圍巖最小覆蓋厚度、圍巖分類、圍

23、巖承擔(dān)內(nèi)水壓力的能力等四項(xiàng)因素，進(jìn)行巖洞襯砌型式選擇時(shí)，可按表5.1.4-2并通過工程類比研究確定。11混凝土及鋼筋混凝土襯砌應(yīng)控制裂縫及裂縫開展寬度。對(duì)超過最大裂縫允許值而引起嚴(yán)重滲漏的裂縫應(yīng)加以處理。12混凝土和鋼筋混凝土襯砌厚度(不包括圍巖超挖部分)，應(yīng)根據(jù)強(qiáng)度、抗?jié)B和構(gòu)造要求等，結(jié)合施工方法分析確定。單層鋼筋混凝土襯砌厚度不宜小于250mm，雙層鋼筋混凝土襯砌厚度不宜小于300mm。13混凝土和鋼筋混凝土襯砌，應(yīng)根據(jù)需要提出混凝土的強(qiáng)度、抗?jié)B、抗凍、抗磨和抗侵蝕等要求，其強(qiáng)度標(biāo)號(hào)不應(yīng)低于R150，采用28d齡期，經(jīng)論證可采用后期強(qiáng)度。對(duì)平整圍巖表面設(shè)置的混凝土襯砌，可不提抗?jié)B要求。14

24、混凝土和鋼筋混凝土襯砌的強(qiáng)度計(jì)算仍按SDJ2078水工鋼筋混凝上結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(試行)或按DL/T5057-1996水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定執(zhí)行。15水工隧洞襯砌結(jié)構(gòu)計(jì)算可根據(jù)襯砌結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、荷載作用形式、圍巖條件和施工方法及各設(shè)計(jì)階段的要求等，選取合適的計(jì)算方法和計(jì)算模型，并應(yīng)符合的規(guī)定。16襯砌按結(jié)構(gòu)力學(xué)方法計(jì)算時(shí)，圍巖抗力的大小和分布，可根據(jù)實(shí)測(cè)變形數(shù)據(jù)、工程類比或理論公式分析確定。17裝配式混凝土襯砌的結(jié)構(gòu)計(jì)算，應(yīng)考慮預(yù)制塊間的拼裝縫型式和連接型式。在軟弱、穩(wěn)定性差的圍巖中不宜采用無(wú)螺栓的連接型式。18當(dāng)隧洞襯砌承受明顯的不對(duì)稱荷載時(shí)，宜根據(jù)產(chǎn)生偏壓的地質(zhì)、地形等條件進(jìn)行專門研究。19

25、不襯砌長(zhǎng)隧洞的開挖，宜采用掘進(jìn)機(jī)。若用鉆爆法施工，必須采用光面爆破(或預(yù)裂爆破)的方法，且宜逆水流方向開挖。20不襯砌和錨噴襯砌隧洞的底部應(yīng)用現(xiàn)澆混凝土找平，厚度不宜小于100mm。對(duì)不襯砌和錨噴襯砌隧洞，底板通常都用現(xiàn)澆混凝土找平以減少糙率和便于檢修。為保證找平層的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和施工質(zhì)量提出最小厚度不宜小于100mm。21不襯砌和錨噴襯砌隧洞水電站的輸水隧洞應(yīng)設(shè)置集渣坑，其位置、深度和數(shù)目，根據(jù)洞段的長(zhǎng)度、地質(zhì)條件和水力學(xué)條件以及清理方式研究決定。22不襯砌隧洞應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件分析圍巖的穩(wěn)定性。對(duì)重要洞段宜采用有限元方法并輔以工程類比法分析判斷。不襯砌隧洞的主要問題就是在各種荷載作用下的圍巖穩(wěn)定問

26、題，該問題實(shí)際上是個(gè)場(chǎng)力作用下的應(yīng)力應(yīng)變分析問題，有限元法可較接近實(shí)際的模擬各種邊界條件，故推薦用有限元進(jìn)行穩(wěn)定分析計(jì)算。由于計(jì)算參數(shù)和計(jì)算模型的限制，尤其是計(jì)算假定還不能準(zhǔn)確地反映圍巖特性，故應(yīng)通過工程類比和計(jì)算分析綜合分析后確定。23錨噴襯砌隧洞，可根據(jù)圍巖條件、隧洞運(yùn)行要求、錨噴襯砌的作用和要求，選擇類型的襯砌。24錨噴襯砌隧洞的允許流速不宜大于8m/s；錨噴襯砌的臨時(shí)過水隧洞允許流速不宜超過12m/s。25噴混凝土厚度，無(wú)鋼筋網(wǎng)時(shí)宜為80mm200mm，有鋼筋網(wǎng)時(shí)宜為100mm250mm。噴混凝土的指標(biāo)應(yīng)符合下列要求：（1）混凝土標(biāo)號(hào)不小于R200；（2）噴混凝土與圍巖的粘結(jié)力，、類圍

27、巖不低于1.2MPa；類圍巖不低于0.8 MPa；（3）符合GB500862001和SDJ5785水利水電工程錨噴支護(hù)施工技術(shù)規(guī)范的規(guī)定。26承受內(nèi)、外水壓力作用的圓形隧洞，混凝土噴層中的應(yīng)力可按GB500862001的規(guī)定計(jì)算，處于復(fù)雜地質(zhì)條件下的非圓形隧洞，可用有限元法估算。27局部不穩(wěn)定巖塊可采用懸吊式砂漿錨桿加固。錨桿應(yīng)按最優(yōu)方向布置。錨入穩(wěn)定圍巖的長(zhǎng)度宜為4050倍錨桿直徑。錨桿直徑可按GB500862001規(guī)定計(jì)算，但不宜小于16mm。28整體穩(wěn)定性較差的圍巖宜采用系統(tǒng)錨桿。錨桿直徑不宜小于16mm，錨桿長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件和隧洞開挖斷面尺寸分析確定，并應(yīng)符合下列要求：（1）錨桿宜垂

28、直主結(jié)構(gòu)面布置，若主結(jié)構(gòu)面不明顯時(shí)，可與洞周邊輪廓線垂直布置；（2）在巖面上錨桿宜呈菱形布置；（3）錨桿間距不宜大于其長(zhǎng)度的1/2，、類圍巖中的錨桿間距宜為0.5m1.0m，并不得大于1.5m。29鋼筋網(wǎng)的布置應(yīng)符合下列要求：（1）縱向鋼筋直徑宜為6mm10mm 環(huán)向鋼筋直徑宜為6mm12mm；（2）網(wǎng)格間距宜為150mm300mm；（3）噴射混凝土保護(hù)層厚度不宜小于50mm；（4）宜與錨桿焊接固定；（5）交叉點(diǎn)應(yīng)連接牢固，連接宜采用隔點(diǎn)相焊或隔點(diǎn)相綁的方法。30采用錨噴支護(hù)時(shí)，隧洞開挖方法及質(zhì)量要求應(yīng)符合規(guī)范SL2792002的規(guī)定。噴射混凝土后，洞壁相鄰表面的起伏差應(yīng)控制在150mm以內(nèi)。

29、31采用錨噴與混凝土或錨噴與鋼筋混凝土組合式襯砌時(shí)，其設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列要求：（1）錨噴襯砌，可按GB500862001的規(guī)定通過計(jì)算并結(jié)合工程類比確定設(shè)計(jì)參數(shù)；（2）錨噴襯砌如與臨時(shí)支護(hù)結(jié)合時(shí)，宜緊接開挖面進(jìn)行，并應(yīng)進(jìn)行施工期監(jiān)測(cè)。必要時(shí)還應(yīng)根據(jù)監(jiān)測(cè)成果修改設(shè)計(jì)參數(shù)；（3）混凝土或鋼筋混凝土襯砌宜適時(shí)施工。 32采用鋼纖維噴射混凝土應(yīng)符合SDJ5785的規(guī)定。33應(yīng)做好噴射混凝土與混凝土或鋼筋混凝土襯砌的接觸處理。34不襯砌隧洞及錨噴襯砌隧洞的進(jìn)、出口，閘室前后均采用混凝土或鋼筋混凝土襯砌。其長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)條件決定，但不宜小于23倍洞徑(或洞寬)。35 錨噴襯砌隧洞的設(shè)計(jì)和施工除滿足規(guī)范SL

30、2792002的規(guī)定外，尚應(yīng)符合GB500862001和SDJ5785的規(guī)定。針對(duì)多年來(lái)水工隧洞使用錨噴支護(hù)和襯砌的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)設(shè)計(jì)人員所關(guān)心的問題說(shuō)明。 43混凝土和鋼筋混凝土襯砌，在地質(zhì)條件明顯變化處和井洞交匯處， 進(jìn)、出口處或其他可能產(chǎn)生較大相對(duì)變位處，應(yīng)設(shè)置永久縫，并采取相應(yīng)的防滲措施。圍巖地質(zhì)條件比較均一的洞身段，可只設(shè)置施工縫。 44沿洞線的澆筑分段長(zhǎng)度，應(yīng)根據(jù)澆筑能力和溫度收縮等因素分析 確定。澆筑分段長(zhǎng)度可采用6m12m。襯砌結(jié)構(gòu)的環(huán)向側(cè)不得錯(cuò)開。45無(wú)防滲要求的無(wú)壓隧洞，分布筋可不穿過襯砌環(huán)向施縫，混凝土 可不鑿毛處理，可不設(shè)止水。46襯砌的縱向施工縫應(yīng)設(shè)置在襯砌結(jié)構(gòu)拉應(yīng)力及剪應(yīng)力均較小的部位，必須進(jìn)行鑿毛處理。當(dāng)施工需要先襯砌頂拱時(shí)，對(duì)拱底反縫縫面必須進(jìn)行妥善處理。