第五章——水工隧洞

1、西安理工大學(xué)水利水電學(xué)院西安理工大學(xué)水利水電學(xué)院 2014.52014.5 水工隧洞與壩下涵管水工隧洞與壩下涵管 主講人：田嘉寧主講人：田嘉寧 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 一、水工隧洞的作用和類型一、水工隧洞的作用和類型 1. 1.作用作用 （1 1）泄洪泄洪：配合溢洪道泄洪，例：配合溢洪道泄洪，例石頭河水利樞紐石頭河水利樞紐；也可作為主要；也可作為主要 泄洪建筑物，例石砭峪水利樞紐、黑河水利樞紐。泄洪建筑物，例石砭峪水利樞紐、黑河水利樞紐。 （2 2）引水興利引水興利：發(fā)電、灌溉、供水、生態(tài)輸水等。：發(fā)電、灌溉、供水、生態(tài)輸水等。 （3 3）排沙排沙：延長水庫使用年限，有利于水電站的正常運行。例

2、：延長水庫使用年限，有利于水電站的正常運行。例三三 門峽左岸排沙洞門峽左岸排沙洞、二龍山右岸排沙洞二龍山右岸排沙洞。 （4 4）放空水庫放空水庫：滿足人防和檢修。：滿足人防和檢修。 （5 5）施工導(dǎo)流施工導(dǎo)流。如龍羊峽：。如龍羊峽：151516m16m2 2；二灘：；二灘：20.520.525.525.5m m2 2；黑；黑 河金盆水庫：河金盆水庫：10101313m m2 2。 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 一、水工隧洞的作用和類型一、水工隧洞的作用和類型 石頭河水利樞紐石頭河水利樞紐 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 一、水工隧洞的作用和類型一、水工隧洞的作用和類型 三門峽水利樞紐三門峽水利樞紐 第一節(jié)第

3、一節(jié) 概述概述 一、水工隧洞的作用和類型一、水工隧洞的作用和類型 二龍山水庫二龍山水庫 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 一、水工隧洞的作用和類型一、水工隧洞的作用和類型 、運行條件上差別較大，應(yīng)運行條件上差別較大，應(yīng)避免出現(xiàn)時而有壓時而無壓的明滿流避免出現(xiàn)時而有壓時而無壓的明滿流 交替流態(tài)交替流態(tài)。 危害：（危害：（a a）易引起振動、空蝕。）易引起振動、空蝕。 （b b）影響泄流能力。）影響泄流能力。 2. 2.類型類型 按功用分：按功用分： 可分為泄洪洞、引水發(fā)電和尾水洞、灌溉和供水洞、放空和排沙洞、施可分為泄洪洞、引水發(fā)電和尾水洞、灌溉和供水洞、放空和排沙洞、施 工導(dǎo)流洞等。工導(dǎo)流洞等。 按流態(tài)

4、分：按流態(tài)分： 有壓：水力計算時按管流計算。有壓：水力計算時按管流計算。 無壓：明渠流計算。無壓：明渠流計算。凈空面積不小于隧洞斷面積的凈空面積不小于隧洞斷面積的1515 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 二、工作特點二、工作特點 QH QH1/2 1/2，比表孔 ，比表孔超泄超泄能力低，但進(jìn)口位置低，可以提前預(yù)泄。能力低，但進(jìn)口位置低，可以提前預(yù)泄。 H H較高，較高，P P較大，啟閉力也就要大，止水要求嚴(yán)格，承受的水頭較高。較大，啟閉力也就要大，止水要求嚴(yán)格，承受的水頭較高。 V V較大，易引起空化、空蝕，脈動會引起閘門振動。較大，易引起空化、空蝕，脈動會引起閘門振動。 q q出口較大，能量集中，需

5、采取適當(dāng)?shù)姆罌_設(shè)施。出口較大，能量集中，需采取適當(dāng)?shù)姆罌_設(shè)施。 1.1.水力特點（進(jìn)口位于水下）水力特點（進(jìn)口位于水下） 2.2.結(jié)構(gòu)特點（洞身處于地下）結(jié)構(gòu)特點（洞身處于地下） 洞室開挖后，引起應(yīng)力重分布，導(dǎo)致圍巖變形甚至崩塌，為此常洞室開挖后，引起應(yīng)力重分布，導(dǎo)致圍巖變形甚至崩塌，為此常 布置臨時支護(hù)和永久性襯砌布置臨時支護(hù)和永久性襯砌。 在運行期，承受較大內(nèi)水壓力的隧洞，在運行期，承受較大內(nèi)水壓力的隧洞，要求圍巖具有足夠的厚度要求圍巖具有足夠的厚度 和必要的襯砌和必要的襯砌。 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 二、工作特點二、工作特點 隧洞一般斷面小，洞線長，工序多，干擾大，施工條件差，工期較長。

6、隧洞一般斷面小，洞線長，工序多，干擾大，施工條件差，工期較長。 3.3.施工特點施工特點 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 三、水工隧洞的組成三、水工隧洞的組成 進(jìn)口段：進(jìn)口段：控制水流控制水流。包括攔污柵、進(jìn)水喇叭口、閘門室及漸變段等。包括攔污柵、進(jìn)水喇叭口、閘門室及漸變段等。 洞身段：洞身段：輸送水流輸送水流。一般都需進(jìn)行襯砌。一般都需進(jìn)行襯砌。 出口段：出口段：連接消能設(shè)施連接消能設(shè)施。無壓泄水隧洞的出口僅設(shè)有門框，壓力泄。無壓泄水隧洞的出口僅設(shè)有門框，壓力泄 水隧洞的出口一般設(shè)有漸變段及工作閘門室。水隧洞的出口一般設(shè)有漸變段及工作閘門室。 第二節(jié)第二節(jié) 水工隧洞的布置水工隧洞的布置 一、水工隧洞

7、的布置一、水工隧洞的布置 （1 1）應(yīng)根據(jù)樞紐承擔(dān)的任務(wù)，對泄水建筑物進(jìn)行總體規(guī)劃，）應(yīng)根據(jù)樞紐承擔(dān)的任務(wù)，對泄水建筑物進(jìn)行總體規(guī)劃，確定洞確定洞 線位置線位置。 （2 2）在選定洞線的基礎(chǔ)上，根據(jù)地形、地質(zhì)、水流條件，）在選定洞線的基礎(chǔ)上，根據(jù)地形、地質(zhì)、水流條件，選定進(jìn)口選定進(jìn)口 位置及型式位置及型式，確定閘門在洞中的位置。，確定閘門在洞中的位置。 （3 3）確定縱坡）確定縱坡i i、橫斷面形狀及尺寸。、橫斷面形狀及尺寸。 （4 4）根據(jù)地形、地質(zhì)、尾水位以及與其它建筑物間的相互關(guān)系等條根據(jù)地形、地質(zhì)、尾水位以及與其它建筑物間的相互關(guān)系等條 件件確定出口位置、底板高程及消能方式確定出口位置

8、、底板高程及消能方式。 （5 5）還應(yīng)考慮臨時占地、永久占地、植被破壞和恢復(fù)、施工污染、）還應(yīng)考慮臨時占地、永久占地、植被破壞和恢復(fù)、施工污染、 運行期地下水位變化等對環(huán)境的影響和水土保持的要求。運行期地下水位變化等對環(huán)境的影響和水土保持的要求。 1.1.總體布置總體布置 第二節(jié)第二節(jié) 水工隧洞的布置水工隧洞的布置 一、水工隧洞的布置一、水工隧洞的布置 （1 1）隧洞的線路應(yīng)盡量）隧洞的線路應(yīng)盡量避開不利的地質(zhì)構(gòu)造避開不利的地質(zhì)構(gòu)造、圍巖可能不穩(wěn)定及地下、圍巖可能不穩(wěn)定及地下 水位高、滲流量豐富的地段，以減少作用于襯砌上的圍巖壓力和外水壓力。水位高、滲流量豐富的地段，以減少作用于襯砌上的圍巖壓

9、力和外水壓力。 （2 2）在平面上應(yīng)力求）在平面上應(yīng)力求短、直短、直，這樣可以減少工程費用，方便施工、減，這樣可以減少工程費用，方便施工、減 少水頭損失。另外，進(jìn)出口應(yīng)使少水頭損失。另外，進(jìn)出口應(yīng)使水流盡量平順?biāo)鞅M量平順，且對其他建筑物無影響。，且對其他建筑物無影響。 2.2.線路選擇線路選擇 泄水隧洞的線路選擇是設(shè)計中的關(guān)鍵，關(guān)系到泄水隧洞的線路選擇是設(shè)計中的關(guān)鍵，關(guān)系到工程造價、施工難易、工工程造價、施工難易、工 期長短和運行可靠性期長短和運行可靠性等方面。等方面。 對于無壓隧洞，轉(zhuǎn)彎時：對于無壓隧洞，轉(zhuǎn)彎時：當(dāng)當(dāng)V20m/sV20m/s，R5BR5B（5D5D）； 當(dāng)當(dāng)V V20m/s

10、20m/s，R3BR3B（3D3D）。 轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角6060。 彎道兩端的直線段彎道兩端的直線段S5BS5B（5D5D）。）。 （3 3）隧洞應(yīng)有一定的埋藏深度）隧洞應(yīng)有一定的埋藏深度 進(jìn)、出口進(jìn)、出口：頂部巖體厚度：頂部巖體厚度1B1B（1D1D）。）。有壓隧洞洞身有壓隧洞洞身，圍巖厚度，圍巖厚度3D3D， 或根據(jù)工程經(jīng)驗：有襯砌時圍巖厚度或根據(jù)工程經(jīng)驗：有襯砌時圍巖厚度T0.4HT0.4H（H H為內(nèi)水壓力水頭）；不襯砌為內(nèi)水壓力水頭）；不襯砌 或錨噴襯砌：圍巖厚度或錨噴襯砌：圍巖厚度T1.0HT1.0H。還應(yīng)滿足不發(fā)生滲流失穩(wěn)和。還應(yīng)滿足不發(fā)生滲流失穩(wěn)和水力劈裂水力劈裂要求。要求。 （4 4

11、）縱坡：應(yīng)根據(jù)運用要求、用途、上下游銜接、施工和檢修等因素）縱坡：應(yīng)根據(jù)運用要求、用途、上下游銜接、施工和檢修等因素 綜合分析比較后確定。綜合分析比較后確定。 無壓洞：無壓洞：i ii ik k； 有壓洞：取決于進(jìn)口高程和出口高程，有壓洞：取決于進(jìn)口高程和出口高程，要求保持不小于要求保持不小于2m2m的壓力水頭的壓力水頭。 不宜采用平坡或反坡，因其不利于檢修排水。不宜采用平坡或反坡，因其不利于檢修排水。 第二節(jié)第二節(jié) 水工隧洞的布置水工隧洞的布置 一、水工隧洞的布置一、水工隧洞的布置 2.2.線路選擇線路選擇 （5 5）對于長隧洞，應(yīng)利用地形、地質(zhì)條件、布置一些）對于長隧洞，應(yīng)利用地形、地質(zhì)條

12、件、布置一些施工支（平）洞、施工支（平）洞、 斜井、豎井斜井、豎井，以增加工作面，加快施工進(jìn)度。例引灤入津工程在，以增加工作面，加快施工進(jìn)度。例引灤入津工程在9.68km9.68km的的 引水隧洞中布置了引水隧洞中布置了1515個斜支洞、個斜支洞、4 4個豎井，將整個隧洞分成個豎井，將整個隧洞分成2020份，份， 9680/20=484m9680/20=484m。 第二節(jié)第二節(jié) 水工隧洞的布置水工隧洞的布置 一、水工隧洞的布置一、水工隧洞的布置 2.2.線路選擇線路選擇 第二節(jié)第二節(jié) 水工隧洞的布置水工隧洞的布置 二、閘門在隧洞中的布置二、閘門在隧洞中的布置 一般布置工作閘門、檢修閘門兩道門（

13、或事故閘門）。一般布置工作閘門、檢修閘門兩道門（或事故閘門）。 （1 1）檢修閘門檢修閘門：一般設(shè)在進(jìn)口，要求能在短期內(nèi)擋水，在：一般設(shè)在進(jìn)口，要求能在短期內(nèi)擋水，在靜水中啟閉靜水中啟閉， 所有隧洞都應(yīng)設(shè)檢修閘門。所有隧洞都應(yīng)設(shè)檢修閘門。 （2 2）事故閘門事故閘門：位于檢修門上游，用以在發(fā)生事故時：位于檢修門上游，用以在發(fā)生事故時快速快速關(guān)閉關(guān)閉（快速（快速 閘門）閘門）。要求在動水中關(guān)閉，靜水中開啟要求在動水中關(guān)閉，靜水中開啟，一般大型工程中采用。，一般大型工程中采用。 （3 3）事故檢修門事故檢修門：具備檢修閘門和事故閘門的特點，因此可在：具備檢修閘門和事故閘門的特點，因此可在動水中動水

14、中 關(guān)閉，靜水中開啟關(guān)閉，靜水中開啟。 （4 4）工作閘門：）工作閘門：工作閘門設(shè)在進(jìn)口工作閘門設(shè)在進(jìn)口一般為無壓洞一般為無壓洞 優(yōu)點：優(yōu)點：工作門和檢修門都設(shè)在進(jìn)口，工作門后為無壓洞，洞內(nèi)不受內(nèi)工作門和檢修門都設(shè)在進(jìn)口，工作門后為無壓洞，洞內(nèi)不受內(nèi) 水壓力作用，水壓力作用，有利于邊坡穩(wěn)定有利于邊坡穩(wěn)定； 檢修門和工作門都在首部，檢修門和工作門都在首部，運行管理方便運行管理方便； 易于檢修和維修。易于檢修和維修。 缺點：缺點：對工作門后隧洞布置要求較高，如若對工作門后隧洞布置要求較高，如若設(shè)置彎道，其流態(tài)差，易設(shè)置彎道，其流態(tài)差，易 產(chǎn)生折沖水流產(chǎn)生折沖水流； 對工作門后隧洞內(nèi)流速有一定要求，

15、若對工作門后隧洞內(nèi)流速有一定要求，若流速高則易發(fā)生空蝕破流速高則易發(fā)生空蝕破 壞壞。如李家峽導(dǎo)流洞：。如李家峽導(dǎo)流洞：V=14.5m/sV=14.5m/s左右，邊壁發(fā)生嚴(yán)重破壞。左右，邊壁發(fā)生嚴(yán)重破壞。 第二節(jié)第二節(jié) 水工隧洞的布置水工隧洞的布置 二、閘門在隧洞中的布置二、閘門在隧洞中的布置 工作閘門設(shè)在出口工作閘門設(shè)在出口多為有壓洞多為有壓洞 優(yōu)點：優(yōu)點：運行時洞內(nèi)運行時洞內(nèi)水流流態(tài)平穩(wěn)水流流態(tài)平穩(wěn)； 隧洞洞線布置適應(yīng)性強(qiáng)（可設(shè)彎道）；隧洞洞線布置適應(yīng)性強(qiáng)（可設(shè)彎道）； 閘門控制結(jié)構(gòu)簡單，管理方便；閘門控制結(jié)構(gòu)簡單，管理方便； 缺點：缺點：由于檢修閘門和工作閘門分別在進(jìn)口和出口，故運行管理不

16、便；由于檢修閘門和工作閘門分別在進(jìn)口和出口，故運行管理不便； 洞內(nèi)為有壓流，一旦襯砌漏水對巖坡和土壩建筑物將造成危害。洞內(nèi)為有壓流，一旦襯砌漏水對巖坡和土壩建筑物將造成危害。 第二節(jié)第二節(jié) 水工隧洞的布置水工隧洞的布置 二、閘門在隧洞中的布置二、閘門在隧洞中的布置 第二節(jié)第二節(jié) 水工隧洞的布置水工隧洞的布置 二、閘門在隧洞中的布置二、閘門在隧洞中的布置 布置在洞身某一位置布置在洞身某一位置（門前有壓，門后無壓）（門前有壓，門后無壓） 由于隧洞線路平面上需要轉(zhuǎn)彎，工作閘門室設(shè)在轉(zhuǎn)彎后，由于隧洞線路平面上需要轉(zhuǎn)彎，工作閘門室設(shè)在轉(zhuǎn)彎后，彎道為有彎道為有 壓，直線段為無壓壓，直線段為無壓。例三門峽排

17、沙、泄洪洞；。例三門峽排沙、泄洪洞；東江東江右岸泄洪洞；右岸泄洪洞；碧口碧口左岸泄左岸泄 洪洞。洪洞。 洞內(nèi)某處較出口處的地質(zhì)條件好，工作閘門布置在洞中，洞內(nèi)某處較出口處的地質(zhì)條件好，工作閘門布置在洞中，可以利用可以利用 巖體承受閘門傳輸?shù)乃屏r體承受閘門傳輸?shù)乃屏Α?三門峽三門峽1#1#泄洪排沙洞泄洪排沙洞 第二節(jié)第二節(jié) 水工隧洞的布置水工隧洞的布置 三、多用途隧洞的布置三、多用途隧洞的布置 前期為導(dǎo)流洞，后期為泄洪洞前期為導(dǎo)流洞，后期為泄洪洞。常作成。常作成“龍?zhí)ь^龍?zhí)ь^”式，在進(jìn)口之后用式，在進(jìn)口之后用 拋物線段、斜坡段及反弧段與較低的洞身相連接。拋物線段、斜坡段及反弧段與較低的洞身

18、相連接。“龍?zhí)ь^龍?zhí)ь^”式泄洪洞，式泄洪洞， 一般是水頭高，流速大，反弧及下游易遭空蝕破壞，為了避免空蝕，應(yīng)做一般是水頭高，流速大，反弧及下游易遭空蝕破壞，為了避免空蝕，應(yīng)做 好體形設(shè)計，控制施工質(zhì)量，限制不平整度，并選用適當(dāng)?shù)膿綒鉁p蝕措施。好體形設(shè)計，控制施工質(zhì)量，限制不平整度，并選用適當(dāng)?shù)膿綒鉁p蝕措施。 采用采用“龍?zhí)ь^龍?zhí)ь^”形式的如：形式的如：劉家峽劉家峽、碧口、石頭河、毛家村等工程。、碧口、石頭河、毛家村等工程。 1.1.導(dǎo)流洞與泄洪洞合一布置導(dǎo)流洞與泄洪洞合一布置 第二節(jié)第二節(jié) 水工隧洞的布置水工隧洞的布置 三、多用途隧洞的布置三、多用途隧洞的布置 （1 1）主洞泄洪主洞泄洪（直洞

19、泄洪）、（直洞泄洪）、支洞發(fā)電支洞發(fā)電（岔洞發(fā)電），如（岔洞發(fā)電），如碧口水電站碧口水電站。 洞內(nèi)流態(tài)較好，岔尖附近的負(fù)壓相對較小，發(fā)電支洞回流強(qiáng)度弱，范圍也小。洞內(nèi)流態(tài)較好，岔尖附近的負(fù)壓相對較小，發(fā)電支洞回流強(qiáng)度弱，范圍也小。 但泄洪時，由于洞內(nèi)流速加大，有效水頭降低，出力相應(yīng)減小。但泄洪時，由于洞內(nèi)流速加大，有效水頭降低，出力相應(yīng)減小。 （2 2）主洞發(fā)電、支洞泄洪主洞發(fā)電、支洞泄洪。 2.2.泄洪洞與發(fā)電洞合一布置泄洪洞與發(fā)電洞合一布置 存在問題：存在問題： （1 1）岔尖處的水流流態(tài)復(fù)雜，容易產(chǎn)生不利負(fù)壓和空蝕。）岔尖處的水流流態(tài)復(fù)雜，容易產(chǎn)生不利負(fù)壓和空蝕。 （2 2）泄洪時對發(fā)電

20、不利。分岔角一般在）泄洪時對發(fā)電不利。分岔角一般在30306060之間。之間。 第二節(jié)第二節(jié) 水工隧洞的布置水工隧洞的布置 三、多用途隧洞的布置三、多用途隧洞的布置 發(fā)電與灌溉洞合一發(fā)電與灌溉洞合一。發(fā)電后的尾水用于灌溉。由于發(fā)電要求經(jīng)常供水，。發(fā)電后的尾水用于灌溉。由于發(fā)電要求經(jīng)常供水， 而灌溉用水是季節(jié)性的，因此這種布置的主要問題是用水上的矛盾。而灌溉用水是季節(jié)性的，因此這種布置的主要問題是用水上的矛盾。 泄洪與排沙隧洞合一泄洪與排沙隧洞合一。由于排沙洞的進(jìn)口高程較低，施工期還可結(jié)合。由于排沙洞的進(jìn)口高程較低，施工期還可結(jié)合 導(dǎo)流，導(dǎo)流完成后改建為泄洪排沙洞。但對于高水頭情況，在設(shè)計中需要

21、導(dǎo)流，導(dǎo)流完成后改建為泄洪排沙洞。但對于高水頭情況，在設(shè)計中需要 認(rèn)真研究高流速含沙水流的沖蝕、磨損及消能問題。認(rèn)真研究高流速含沙水流的沖蝕、磨損及消能問題。 3.3.其他任務(wù)隧洞的合一布置其他任務(wù)隧洞的合一布置 第三節(jié)第三節(jié) 隧洞的進(jìn)出、口建筑物隧洞的進(jìn)出、口建筑物 一、進(jìn)口建筑物一、進(jìn)口建筑物 進(jìn)口建筑物的主要形式有三種：進(jìn)口建筑物的主要形式有三種：豎井式豎井式、塔式和岸塔式。、塔式和岸塔式。 豎井式進(jìn)水口是在豎井式進(jìn)水口是在隧洞進(jìn)口附近的巖體中開挖豎井隧洞進(jìn)口附近的巖體中開挖豎井，井壁襯砌，閘門設(shè)，井壁襯砌，閘門設(shè) 在井的底部，井的頂部布置啟閉機(jī)械及操縱室。在井的底部，井的頂部布置啟閉機(jī)

22、械及操縱室。 1.1.豎井式豎井式 第三節(jié)第三節(jié) 隧洞的進(jìn)出、口建筑物隧洞的進(jìn)出、口建筑物 一、進(jìn)口建筑物一、進(jìn)口建筑物 進(jìn)口建筑物的主要形式有三種：進(jìn)口建筑物的主要形式有三種：豎井式豎井式、塔式和岸塔式。、塔式和岸塔式。 優(yōu)點：優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、不受風(fēng)浪、結(jié)構(gòu)簡單、不受風(fēng)浪、 水的影響，抗震及穩(wěn)定好，水的影響，抗震及穩(wěn)定好，地形條地形條 件適宜時，工程量較小。件適宜時，工程量較小。 缺點：缺點：豎井開挖較困難，豎井豎井開挖較困難，豎井 前的一段隧洞檢修不便前的一段隧洞檢修不便。 適用：地質(zhì)條件較好、巖體比適用：地質(zhì)條件較好、巖體比 較完整的情況。較完整的情況。 1.1.豎井式豎井式 獨立于隧洞

23、首部而不依靠巖坡的獨立于隧洞首部而不依靠巖坡的封閉式塔或框架式塔封閉式塔或框架式塔，塔底裝設(shè)閘門。，塔底裝設(shè)閘門。 封閉式塔斷面：大、中型工程多采用封閉式塔斷面：大、中型工程多采用矩形矩形，也有圓形和多邊形。，也有圓形和多邊形。 2.2.塔式塔式 第三節(jié)第三節(jié) 隧洞的進(jìn)出、口建筑物隧洞的進(jìn)出、口建筑物 一、進(jìn)口建筑物一、進(jìn)口建筑物 進(jìn)口建筑物的主要形式有三種：豎井式、進(jìn)口建筑物的主要形式有三種：豎井式、塔式塔式和岸塔式。和岸塔式。 2.2.塔式塔式 第三節(jié)第三節(jié) 隧洞的進(jìn)出、口建筑物隧洞的進(jìn)出、口建筑物 一、進(jìn)口建筑物一、進(jìn)口建筑物 進(jìn)口建筑物的主要形式有三種：豎井式、進(jìn)口建筑物的主要形式有三

24、種：豎井式、塔式塔式和岸塔式。和岸塔式。 優(yōu)點：優(yōu)點：開挖量小開挖量小，可在不同高程設(shè)取水口。，可在不同高程設(shè)取水口。 缺點：受風(fēng)浪、地震、冰的影響大，缺點：受風(fēng)浪、地震、冰的影響大，穩(wěn)定性相對較差穩(wěn)定性相對較差，需要工作橋與庫，需要工作橋與庫 岸相連，施工安裝不方便。岸相連，施工安裝不方便。 適用：岸坡地形較低緩，巖石較差，覆蓋層較厚。適用：岸坡地形較低緩，巖石較差，覆蓋層較厚。 靠在開挖后洞臉巖坡上靠在開挖后洞臉巖坡上直立的或傾斜的進(jìn)水塔直立的或傾斜的進(jìn)水塔。 優(yōu)點：穩(wěn)定性比塔式好；優(yōu)點：穩(wěn)定性比塔式好；無須接岸橋梁，無須接岸橋梁，施工、安裝比較方便。施工、安裝比較方便。 缺點：受風(fēng)浪、冰

25、、地震有一定影響。缺點：受風(fēng)浪、冰、地震有一定影響。 適用：岸坡較陡，巖體比較堅固穩(wěn)定的情況。適用：岸坡較陡，巖體比較堅固穩(wěn)定的情況。 3.3.岸塔式岸塔式 第三節(jié)第三節(jié) 隧洞的進(jìn)出、口建筑物隧洞的進(jìn)出、口建筑物 一、進(jìn)口建筑物一、進(jìn)口建筑物 進(jìn)口建筑物的主要形式有三種：豎井式、塔式和進(jìn)口建筑物的主要形式有三種：豎井式、塔式和岸塔式岸塔式。 4.4.斜坡式斜坡式 第三節(jié)第三節(jié) 隧洞的進(jìn)出、口建筑物隧洞的進(jìn)出、口建筑物 一、進(jìn)口建筑物一、進(jìn)口建筑物 進(jìn)口建筑物的主要形式有三種：豎井式、塔式和岸塔式。進(jìn)口建筑物的主要形式有三種：豎井式、塔式和岸塔式。 在較為完整的巖坡上進(jìn)行平整開挖、護(hù)砌而成的一種

26、進(jìn)水口在較為完整的巖坡上進(jìn)行平整開挖、護(hù)砌而成的一種進(jìn)水口。例：響。例：響 洪甸、磨子潭泄洪洞。洪甸、磨子潭泄洪洞。 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，施工、安裝方便，穩(wěn)定性好，工程量小。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，施工、安裝方便，穩(wěn)定性好，工程量小。 缺點：缺點：閘門面積加大閘門面積加大，關(guān)門時不易靠自重下降關(guān)門時不易靠自重下降。 適用：中、小型工程，或只用于安設(shè)檢修閘門的進(jìn)水口。適用：中、小型工程，或只用于安設(shè)檢修閘門的進(jìn)水口。 5.5.組合式組合式 第三節(jié)第三節(jié) 隧洞的進(jìn)出、口建筑物隧洞的進(jìn)出、口建筑物 一、進(jìn)口建筑物一、進(jìn)口建筑物 進(jìn)口建筑物的主要形式有三種：豎井式、塔式和岸塔式。進(jìn)口建筑物的主要形式有三種：豎井式

27、、塔式和岸塔式。 三門峽三門峽1#1#泄洪排沙洞泄洪排沙洞 第三節(jié)第三節(jié) 隧洞的進(jìn)出、口建筑物隧洞的進(jìn)出、口建筑物 二、進(jìn)口段的組成二、進(jìn)口段的組成 位置：在位置：在隧洞的首部隧洞的首部。要求：。要求： 其體形與孔口水流的形態(tài)相適應(yīng)，使水流平順通過，而不致其體形與孔口水流的形態(tài)相適應(yīng)，使水流平順通過，而不致脫壁脫壁； 避免產(chǎn)生不利的負(fù)壓和空蝕破壞；避免產(chǎn)生不利的負(fù)壓和空蝕破壞； 減少局部水頭損失，以提高泄流能力。減少局部水頭損失，以提高泄流能力。 體型：常采用體型：常采用矩形矩形斷面，頂板和邊墻順?biāo)鞣较蛉媸湛s，平底。斷面，頂板和邊墻順?biāo)鞣较蛉媸湛s，平底。喇叭喇叭 口的頂板和邊墻常采用橢

28、圓曲線口的頂板和邊墻常采用橢圓曲線，其方程為：，其方程為： 進(jìn)口段包括：進(jìn)口段包括：進(jìn)水喇叭口、閘門室、通氣孔、平壓管、漸變段進(jìn)水喇叭口、閘門室、通氣孔、平壓管、漸變段等幾個等幾個 部分組成。部分組成。 1.1.進(jìn)水喇叭口進(jìn)水喇叭口 1 2 2 2 2 b y a x 第三節(jié)第三節(jié) 隧洞的進(jìn)出、口建筑物隧洞的進(jìn)出、口建筑物 二、進(jìn)口段的組成二、進(jìn)口段的組成 2.2.通氣孔通氣孔 （1 1）位置：）位置：設(shè)在泄水隧洞進(jìn)口或中部的設(shè)在泄水隧洞進(jìn)口或中部的工作閘門之后工作閘門之后。 設(shè)在設(shè)在檢修門和工作門之間檢修門和工作門之間。 （2 2）作用）作用：工作閘門在各級開度情況下：補(bǔ)氣工作閘門在各級開度

29、情況下：補(bǔ)氣 檢修時：補(bǔ)氣。檢修時：補(bǔ)氣。 檢修完畢，工作閘門和檢修門之間充水平壓，此時排氣。檢修完畢，工作閘門和檢修門之間充水平壓，此時排氣。 （3 3）布置上注意點：）布置上注意點：通氣孔通氣孔的進(jìn)口必須與閘門啟閉機(jī)室分開，因為進(jìn)的進(jìn)口必須與閘門啟閉機(jī)室分開，因為進(jìn) 口處氣流速度大，以免在補(bǔ)氣、排氣時，口處氣流速度大，以免在補(bǔ)氣、排氣時，影響工作人員的安全影響工作人員的安全。 Va40Va4045m/s45m/s 通氣孔應(yīng)力求減少轉(zhuǎn)彎，突變，以減少阻力。通氣孔應(yīng)力求減少轉(zhuǎn)彎，突變，以減少阻力。 2/1 2 2 .211 L g aBV A AV Q wa a aw a 第四節(jié)第四節(jié) 隧洞洞

30、身段隧洞洞身段 一、洞身斷面形式一、洞身斷面形式 1.1.無壓洞無壓洞 （1 1）城門洞形城門洞形（圓拱直墻形）（圓拱直墻形） 優(yōu)點：優(yōu)點：施工施工（開挖、立模、襯砌）（開挖、立模、襯砌）簡簡 單單，為渠道上的隧洞其進(jìn)出口與渠道連接，為渠道上的隧洞其進(jìn)出口與渠道連接 也簡單。也簡單。 頂拱中心角：頂拱中心角：9090180180。 適用：垂直山巖壓力較大，而無側(cè)向適用：垂直山巖壓力較大，而無側(cè)向 山巖壓力或側(cè)向山巖壓力很小的情況。為山巖壓力或側(cè)向山巖壓力很小的情況。為 減小或消除側(cè)向山巖壓力，可把邊墻作成減小或消除側(cè)向山巖壓力，可把邊墻作成 傾斜的。傾斜的。 第四節(jié)第四節(jié) 隧洞洞身段隧洞洞身段

31、 一、洞身斷面形式一、洞身斷面形式 1.1.無壓洞無壓洞 （2 2）馬蹄形馬蹄形（由三個不同半徑的圓弧組成）（由三個不同半徑的圓弧組成） 適用：巖石比較軟弱破碎，垂直山巖壓力和側(cè)向山巖壓力均較大情況。適用：巖石比較軟弱破碎，垂直山巖壓力和側(cè)向山巖壓力均較大情況。 （3 3）圓形圓形 適用：圍巖條件較差，且外水壓力較大，掘進(jìn)機(jī)施工。適用：圍巖條件較差，且外水壓力較大，掘進(jìn)機(jī)施工。 （4 4）蛋形蛋形 第四節(jié)第四節(jié) 隧洞洞身段隧洞洞身段 一、洞身斷面形式一、洞身斷面形式 2.2.有壓洞有壓洞 （1 1）圓形：水流條件和受力條件均有利；）圓形：水流條件和受力條件均有利；在面積一定的條件下，圓形過在面

32、積一定的條件下，圓形過 流能力最大流能力最大。 （2 2）也可以采用無壓洞的斷面形式）也可以采用無壓洞的斷面形式在圍巖較好，內(nèi)水壓力不大時，在圍巖較好，內(nèi)水壓力不大時， 為了施工方便。為了施工方便。 洞身斷面尺寸，可根據(jù)給定的泄流量，作用水頭及縱斷面布置，通過必洞身斷面尺寸，可根據(jù)給定的泄流量，作用水頭及縱斷面布置，通過必 要的要的水力計算水力計算及及水工模型試驗水工模型試驗確定。另外，在確定隧洞斷面尺寸時，還應(yīng)考確定。另外，在確定隧洞斷面尺寸時，還應(yīng)考 慮到洞內(nèi)施工和檢查維修等方面的需要，慮到洞內(nèi)施工和檢查維修等方面的需要，圓形斷面的內(nèi)徑不小于圓形斷面的內(nèi)徑不小于1.8m1.8m，非圓，非圓

33、 形洞的斷面不小于形洞的斷面不小于1.5m1.5m1.8m1.8m。 第四節(jié)第四節(jié) 隧洞洞身段隧洞洞身段 二、洞身襯砌二、洞身襯砌 1.1.襯砌的作用襯砌的作用 （1 1）阻止圍巖變形的發(fā)展，保證圍巖穩(wěn)定阻止圍巖變形的發(fā)展，保證圍巖穩(wěn)定； （2 2）承受山巖壓力、內(nèi)水壓力及其它荷載；）承受山巖壓力、內(nèi)水壓力及其它荷載； （3 3）防滲漏；）防滲漏； （4 4）保護(hù)巖石免受水流、空氣、溫度、干濕變化等的沖蝕破壞作用；）保護(hù)巖石免受水流、空氣、溫度、干濕變化等的沖蝕破壞作用； （5 5）減小隧洞的表面）減小隧洞的表面糙率糙率等。等。 按襯砌目的分：平整襯砌、受力襯砌按襯砌目的分：平整襯砌、受力襯砌

34、 按材料分：按材料分：砼襯砼襯砌砌、鋼筋鋼筋砼襯砼襯砌砌、漿砌石襯砌、漿砌石襯砌 2.2.襯砌類型襯砌類型 2 2、3 3類圍巖采用素混凝土襯砌，類圍巖采用素混凝土襯砌，4 4、5 5類圍巖采用鋼筋混凝土襯砌類圍巖采用鋼筋混凝土襯砌 第四節(jié)第四節(jié) 隧洞洞身段隧洞洞身段 二、洞身襯砌二、洞身襯砌 3.3.襯砌分縫襯砌分縫 分縫原因分縫原因：混凝土或鋼筋混凝土襯砌在施工和運用期：混凝土或鋼筋混凝土襯砌在施工和運用期： 由于由于混凝土的干縮和溫度應(yīng)力混凝土的干縮和溫度應(yīng)力可能產(chǎn)生裂縫；可能產(chǎn)生裂縫； 當(dāng)隧洞穿過地質(zhì)條件變化顯著地區(qū)（通過斷層、破碎帶及其它軟弱當(dāng)隧洞穿過地質(zhì)條件變化顯著地區(qū)（通過斷層、

35、破碎帶及其它軟弱 地帶）可能由于地帶）可能由于不均勻沉降而產(chǎn)生裂縫不均勻沉降而產(chǎn)生裂縫； 施工只能是分塊分段澆筑。施工只能是分塊分段澆筑。 （1 1）施工縫（臨時）施工縫（臨時） 橫向（垂直軸線）：間距由橫向（垂直軸線）：間距由澆筑能力澆筑能力定；定； 縱向（平行軸線）：根據(jù)澆筑能力，縫設(shè)在頂拱、邊墻及底板分界處縱向（平行軸線）：根據(jù)澆筑能力，縫設(shè)在頂拱、邊墻及底板分界處 或是內(nèi)力較小部位；或是內(nèi)力較小部位； 施工縫：施工縫：需進(jìn)行鑿毛處理或設(shè)插筋以加強(qiáng)其整體性需進(jìn)行鑿毛處理或設(shè)插筋以加強(qiáng)其整體性。 第四節(jié)第四節(jié) 隧洞洞身段隧洞洞身段 二、洞身襯砌二、洞身襯砌 3.3.襯砌分縫襯砌分縫 （2

36、2）伸縮縫（永久）：防止混凝土干縮和溫度應(yīng)力而產(chǎn)生的裂縫。間距：）伸縮縫（永久）：防止混凝土干縮和溫度應(yīng)力而產(chǎn)生的裂縫。間距： 6 612m12m，縫中設(shè)止水縫中設(shè)止水。 （3 3）沉降縫（永久）：設(shè)置部位：）沉降縫（永久）：設(shè)置部位： 通過斷層破碎帶或軟弱帶：襯砌加厚，通過斷層破碎帶或軟弱帶：襯砌加厚，厚度突變處厚度突變處； 洞身與進(jìn)口漸變段等接頭處，可能產(chǎn)生較大位移的地段。洞身與進(jìn)口漸變段等接頭處，可能產(chǎn)生較大位移的地段。 縫中設(shè)止水，填瀝青油氈或其他填料縫中設(shè)止水，填瀝青油氈或其他填料。 實際工程中：橫向施工縫、沉降縫、伸縮縫，盡量結(jié)合在一起。實際工程中：橫向施工縫、沉降縫、伸縮縫，盡量

37、結(jié)合在一起。 第四節(jié)第四節(jié) 隧洞洞身段隧洞洞身段 二、洞身襯砌二、洞身襯砌 4.4.灌漿灌漿 目的：為了目的：為了充填襯砌與圍巖之間的空隙充填襯砌與圍巖之間的空隙，使之緊密結(jié)合，共同工作，改，使之緊密結(jié)合，共同工作，改 善傳力條件和減少滲漏。善傳力條件和減少滲漏。 做法：在頂拱部位預(yù)留灌漿管，在襯砌完成后，通過預(yù)埋管進(jìn)行灌漿。做法：在頂拱部位預(yù)留灌漿管，在襯砌完成后，通過預(yù)埋管進(jìn)行灌漿。 范圍：一般在頂拱中心角范圍：一般在頂拱中心角9090120120以內(nèi)。以內(nèi)。 孔距、排距：一般為孔距、排距：一般為2 26m6m（深入巖體（深入巖體5cm5cm）。）。 灌漿壓力：混凝土襯砌灌漿壓力：混凝土襯

38、砌0.20.20.3MPa0.3MPa；鋼筋混凝土襯砌；鋼筋混凝土襯砌0.30.30.5MPa0.5MPa。 （過高會破壞襯砌結(jié)構(gòu)）。（過高會破壞襯砌結(jié)構(gòu)）。 （1 1）回填灌漿）回填灌漿 第四節(jié)第四節(jié) 隧洞洞身段隧洞洞身段 二、洞身襯砌二、洞身襯砌 4.4.灌漿灌漿 （2 2）固結(jié)灌漿）固結(jié)灌漿 目的：在于加固圍巖，目的：在于加固圍巖，提高圍巖的整體性提高圍巖的整體性和承載能力，減小滲漏。和承載能力，減小滲漏。 范圍：范圍：整個斷面整個斷面。 孔深：入巖孔深：入巖2 25m5m，對于圍巖條件差的地段或直徑較大的隧洞達(dá)，對于圍巖條件差的地段或直徑較大的隧洞達(dá)6 610m10m。 排距：排距：2

39、 24m4m，每排不宜少于，每排不宜少于6 6孔，作對稱布置?？祝鲗ΨQ布置。 灌漿壓力：一般采用灌漿壓力：一般采用0.40.41.0MPa1.0MPa或更大，對于有壓隧洞可用或更大，對于有壓隧洞可用1.51.5 2.0H(H2.0H(H為內(nèi)水壓力為內(nèi)水壓力) )。 第四節(jié)第四節(jié) 隧洞洞身段隧洞洞身段 二、洞身襯砌二、洞身襯砌 4.4.灌漿灌漿 第四節(jié)第四節(jié) 隧洞洞身段隧洞洞身段 二、洞身襯砌二、洞身襯砌 5.5.排水排水 作用：作用：降低作用在襯砌上的外水壓力降低作用在襯砌上的外水壓力。 （1 1）有壓洞：外水壓力一般不控制襯砌設(shè)計，僅在外水壓力較大時設(shè)）有壓洞：外水壓力一般不控制襯砌設(shè)計，

40、僅在外水壓力較大時設(shè) 置排水。置排水。 （2 2）無壓洞：外水壓力較大時，設(shè)置排水（徑向、縱向）無壓洞：外水壓力較大時，設(shè)置排水（徑向、縱向） 徑向：在洞內(nèi)水面線上通過襯砌設(shè)置排水孔徑向：在洞內(nèi)水面線上通過襯砌設(shè)置排水孔 排水孔距、排距一般為排水孔距、排距一般為2 24m4m 深入巖體深入巖體2 24m4m，將地下水引入洞內(nèi)。，將地下水引入洞內(nèi)。 在洞內(nèi)水面下也有設(shè)置排水孔（如劉家峽電站導(dǎo)流洞），因為隧洞放空在洞內(nèi)水面下也有設(shè)置排水孔（如劉家峽電站導(dǎo)流洞），因為隧洞放空 后，底板及側(cè)墻難以滿足抗浮穩(wěn)定。后，底板及側(cè)墻難以滿足抗浮穩(wěn)定。 第四節(jié)第四節(jié) 隧洞洞身段隧洞洞身段 二、洞身襯砌二、洞身襯

41、砌 5.5.排水排水 總之，總之，有壓洞有壓洞的外水壓力能抵消一部分內(nèi)水壓力，除外的外水壓力能抵消一部分內(nèi)水壓力，除外 水壓力起控制作用的特殊情況外，水壓力起控制作用的特殊情況外，一般不需設(shè)排水一般不需設(shè)排水，特別是，特別是 有壓洞覆蓋層厚的進(jìn)口附近，地質(zhì)較差的地段，圍巖內(nèi)存在有壓洞覆蓋層厚的進(jìn)口附近，地質(zhì)較差的地段，圍巖內(nèi)存在 易溶填充物，不宜設(shè)排水，而應(yīng)加強(qiáng)固結(jié)灌漿。易溶填充物，不宜設(shè)排水，而應(yīng)加強(qiáng)固結(jié)灌漿。 第五節(jié)第五節(jié) 隧洞出口段及消能設(shè)施隧洞出口段及消能設(shè)施 一、出口段的布置一、出口段的布置 1. 1.無壓洞：無壓洞： 出口僅設(shè)有出口僅設(shè)有門框門框（以防洞臉及上部巖石崩塌），并與消能設(shè)施的兩側(cè)邊（以防洞臉及上部巖石崩塌），并與消能設(shè)施的兩側(cè)邊 墻銜接。墻銜接。 2.2.有壓洞有壓洞 出口常設(shè)工作閘門、啟閉機(jī)室。閘門前有漸變段（洞圓門方），出門之出口常設(shè)工作閘門、啟閉機(jī)室。閘門前有漸變段（洞圓門方），出門之 后為消能設(shè)施，為避免負(fù)壓，常采用斷面收縮的方法。后為消能設(shè)施，為避免負(fù)壓，