DB61-T+1801-2023水工隧洞外水壓力確定與應(yīng)對技術(shù)規(guī)范

ICS93.160CCSP59

DB61陜 西 省 地 方 標 準DB61/T1801—2023水工隧洞外水壓力確定與應(yīng)對技術(shù)規(guī)范Technicalspecificationsfordeterminationandresponseofexternalhydraulicpressureofhydraulictunnel20232023122820240128陜西省市場監(jiān)督管理局發(fā)布DB61/T1801DB61/T1801—2023DB61/T1801DB61/T1801—2023目 次前 言 II范圍 1規(guī)范性引用文件 1術(shù)語和定義 1基本要求 2水文地質(zhì)分區(qū) 2外水壓力確定 3外水壓力應(yīng)對 4附錄A（規(guī)范性）外水壓力計算方法 6附錄B（規(guī)范性）排水孔設(shè)計計算 9參考文獻 11II前??言本文件按照GB/T1.1-2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔識別專利的責任。本文件由陜西省水利廳提出并歸口。本文件起草單位：陜西省引漢濟渭工程建設(shè)有限公司、中鐵第一勘察設(shè)計院集團有限公司、中國水利水電科學研究院、中鐵十七局集團有限公司。本文件首次發(fā)布。本文件由陜西省引漢濟渭工程建設(shè)有限公司負責解釋。聯(lián)系信息如下：單位：陜西省引漢濟渭工程建設(shè)有限公司電話編：710024II地址：陜西省西安市未央?yún)^(qū)浐灞大道2021郵編：710024II水工隧洞外水壓力確定與應(yīng)對技術(shù)規(guī)范范圍本文件規(guī)定了水工隧洞水文地質(zhì)分區(qū)、外水壓力確定及應(yīng)對的要求。本文件適用于無壓水工隧洞外水壓力的確定及應(yīng)對措施。規(guī)范性引用文件（包括所有的修改單適用于本文件。SL31 水利水電工程鉆孔壓水試驗規(guī)程SL279 水工隧洞設(shè)計規(guī)范SL/T291 水利水電工程鉆探規(guī)程術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1無壓隧洞free-flowtunnel洞內(nèi)部分充水、水流具有自由表面的水工隧洞。3.2一次襯砌firstlining隧洞開挖后及時施做的支護結(jié)構(gòu)，也稱初期支護。3.3二次襯砌secondarylining在初期支護內(nèi)側(cè)施作的模筑混凝土或鋼筋混凝土襯砌。3.4地下水groundwater埋藏于地表以下的各種形式的重力水。3.5地下水位groundwaterlevel地下水面相對于基準面的高程。13.6滲透系數(shù)permeabilitycoefficient在各向同性介質(zhì)中，單位水力梯度下的單位流量，表示流體通過孔隙骨架的難易程度。3.7水文地質(zhì)分區(qū)hydrogeologicaldivision按水文地質(zhì)條件的差異性而劃分的若干個塊段。3.8初始壓力水頭initialpressurehead隧洞開挖擾動之前地下水流場環(huán)境下，地下水位線至隧洞中心的作用水頭。3.9外水壓力externalhydraulicpressure作用在隧洞結(jié)構(gòu)的地下水壓力。3.10的一種原位滲透試驗。[的一種原位滲透試驗。[來源:SL31-2003,2.1.1]3.11排水孔drainhole為降低滲流壓力而設(shè)置的鉆孔，其內(nèi)可布設(shè)濾渣裝置。4基本要求應(yīng)在搜集工程區(qū)域地質(zhì)資料，進行現(xiàn)場調(diào)查的基礎(chǔ)上，確定水文地質(zhì)分區(qū)。水工隧洞外水壓力應(yīng)結(jié)合工程現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)定量分析計算確定。水工隧洞外水壓力應(yīng)根據(jù)施工安全、處置效果、技術(shù)經(jīng)濟等因素，確定應(yīng)對措施。對于穿越巖溶區(qū)、江河湖泊區(qū)域的隧洞，應(yīng)進行專項研究。SL31的相關(guān)規(guī)定。5水文地質(zhì)分區(qū)一般要求根據(jù)水文地質(zhì)特征將隧洞和水環(huán)境相互影響區(qū)域劃分為若干水文地質(zhì)分區(qū)。應(yīng)按照先流域、后區(qū)域，并結(jié)合不同區(qū)塊水文地質(zhì)條件進行分區(qū)。水文地質(zhì)分區(qū)具有明確的地下水補給、徑流、排泄邊界。2水文地質(zhì)勘察水文地質(zhì)勘察應(yīng)收集區(qū)域地質(zhì)資料、區(qū)域水文地質(zhì)資料和區(qū)域氣象資料。水文地質(zhì)勘察應(yīng)包括：工程場地及周邊的水文地質(zhì)資料搜集、水文地質(zhì)調(diào)查、勘探和測試、地下水動態(tài)觀測、現(xiàn)場水文地質(zhì)試驗、水文地質(zhì)評價。水文地質(zhì)分區(qū)勘察應(yīng)包括：含水層的巖性和結(jié)構(gòu)、分布范圍、地下水類型、含水層之間的水力SL/T291的要求。水文地質(zhì)參數(shù)應(yīng)在分析勘察水文地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上確定，宜包括滲透系數(shù)、給水度、釋水系數(shù)和降水入滲系數(shù)等。分區(qū)邊界條件水文地質(zhì)分區(qū)應(yīng)結(jié)合下列條件確定：區(qū)域氣象、水文；地下水初始水文與動態(tài)特征；含水層的巖性、結(jié)構(gòu)、分布范圍和埋藏條件；區(qū)域地下水類型及補給、徑流、排泄條件，地下水與地表水體之間的水力聯(lián)系特征；地下水控制影響范圍內(nèi)各含水層、含水層與隔水層之間的水力聯(lián)系特征；水文地質(zhì)參數(shù)。水文地質(zhì)分區(qū)的范圍應(yīng)根據(jù)水文地質(zhì)邊界來確定。分區(qū)長度應(yīng)結(jié)合隧洞長度、埋深、水文地質(zhì)10km。水文地質(zhì)分區(qū)的邊界宜選擇為：地下水分水嶺；阻水斷層、隔水巖層等地質(zhì)邊界；可構(gòu)成定水頭補給的河流、湖泊等水文邊界；抽水井、注水井和防滲體等人工邊界；地下水環(huán)境和水工隧洞建設(shè)相互影響很小的區(qū)域邊界。水文地質(zhì)分區(qū)邊界應(yīng)考慮外圍水環(huán)境變化的影響，邊界條件可動態(tài)調(diào)整。復雜地質(zhì)構(gòu)造地區(qū)，水文地質(zhì)分區(qū)的邊界可通過數(shù)值模擬反演分析進行確定。巖溶地區(qū)，可根據(jù)巖溶區(qū)不同水動力條件進行分區(qū)。外水壓力確定一般要求水工隧洞結(jié)構(gòu)應(yīng)在水文地質(zhì)分區(qū)的基礎(chǔ)上考慮外水壓力影響。外水壓力應(yīng)根據(jù)環(huán)境、地下水的類型、水頭高度、水量大小、水力聯(lián)系、隧洞結(jié)構(gòu)型式、堵排水措施等因素確定。水工隧洞埋深較大時，宜對典型斷面外水壓力進行現(xiàn)場監(jiān)測。穿越巖溶區(qū)的隧洞，應(yīng)根據(jù)隧洞所處的巖溶、徑流帶類型等進行專項研究。3穿越江河湖泊區(qū)域的隧洞，應(yīng)根據(jù)隧洞所處的江河湖泊區(qū)域的水頭、巖性、埋深等進行專項研究。外水壓力確定方法A計算。SL279按折減系數(shù)法選取。50m的過江、過河洞段，外水壓力可考慮全水頭高度。水文地質(zhì)簡單、巖體完整的區(qū)段，錨噴襯砌可不考慮外水壓力。注：錨噴襯砌——采用錨桿、噴射混凝土加固巖體的技術(shù)措施。無地質(zhì)構(gòu)造帶、節(jié)理密集帶影響的區(qū)段，二次襯砌的外水壓力應(yīng)通過實際監(jiān)測選取，缺乏監(jiān)測3m～15m計算分析。地質(zhì)構(gòu)造帶、節(jié)理密集帶影響的區(qū)段，應(yīng)進行專項研究。外水壓力應(yīng)對一般要求應(yīng)根據(jù)隧洞圍巖的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、結(jié)構(gòu)形式、環(huán)保、水保、運行等要求確定隧洞的堵水和排水措施。有條件的洞段應(yīng)設(shè)置泄壓排水系統(tǒng)。排水措施應(yīng)在灌漿結(jié)束后及時完成。灌漿隧洞堵水灌漿一般包括固結(jié)灌漿、帷幕灌漿、徑向灌漿、局部灌漿等。采用帷幕灌漿、全斷面徑向灌漿的區(qū)段，宜結(jié)合灌漿圈的厚度要求，可取代固結(jié)灌漿。有二次襯砌的隧洞，應(yīng)進行回填灌漿。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類圍巖可不進行固結(jié)灌漿；Ⅳ、Ⅴ類圍巖，應(yīng)進行固結(jié)灌漿。灌漿方案應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件制定，并應(yīng)符合下列要求：﹑涌水量大的洞段應(yīng)進行徑向灌漿后施工，局部涌水段落可進行局部灌漿。水量、水壓較大，水量衰減不明顯的洞段，超前預報前方富水量較大洞段，宜結(jié)合工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件，采用超前圍巖預灌漿、超前帷幕灌漿措施。水量、水壓較大，水量衰減較快洞段，可結(jié)合工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件，采用徑向灌漿措施。預灌漿鉆孔的孔數(shù)﹑布孔方式及鉆孔角度等，應(yīng)根據(jù)巖層裂隙狀態(tài)、地下水情況﹑設(shè)備能力、漿液有效擴散半徑、鉆孔偏斜率和對灌漿效果的要求等確定。3m～5m，應(yīng)在軟弱地層或水量較大處布孔。0.5MPa～1.5MPa。6m2m～4m，638mm，相鄰排之間應(yīng)交錯布置。入巖深度應(yīng)根據(jù)圍巖情況分0.5倍洞徑或洞寬。490°～120°3m～60.2MPa～0.3MPa，鋼筋混凝土襯砌的灌漿壓力可采用0.3MPa～0.5MPa。1倍～2倍的洞內(nèi)靜水壓力；高水頭隧洞的灌漿壓力應(yīng)根據(jù)工程要求和圍巖地質(zhì)條件經(jīng)灌漿試驗后確定。707d后進行。排水減壓允許排放時，設(shè)置二次襯砌的洞段應(yīng)設(shè)置排水孔，排水孔宜采用梅花型布置，其位置、孔徑、間距、孔深、數(shù)量應(yīng)根據(jù)圍巖特性、灌漿設(shè)計、水量大小、水力聯(lián)系等確定。排水孔宜設(shè)置在高于洞內(nèi)水面線以上。在“堵排結(jié)合”的高水頭洞段，應(yīng)提高排水孔的排水能力。B計算。地下水易產(chǎn)生結(jié)晶的洞段，可采用排水孔防結(jié)晶措施。2m～4m0.5m。圍巖裂隙發(fā)育并夾有充填物時，應(yīng)在排水孔中設(shè)置反濾裝置。二次襯砌施工時，宜在混凝土中預埋排水管或?qū)蚬懿⒓皶r進行排水孔施工。55附錄A（規(guī)范性）外水壓力計算方法外水壓力計算方法二次襯砌外水壓力P1、一次襯砌外水壓力P2和灌漿層外水壓力P3分別為： Hk1lnr4k1lnr3k1lnr2)P1

H k4 r3 k3 r2 k2 r1

（A.1）W

k1lnr4k1lnr3k1lnr2lnr1k4

r3 k

r2 k2

r0W1kk4 r3 k3 r2 k2 r11lnW1kk4 r3 k3 r2 k2 r11lnr4k1lnr3k1ln2lnrrr01P3WH1 k4 r3 H1k1lnr4k1 r4 k1 r3 k1 r2r1（A.3）k4 r3 k3 r2 k2 r1ln ln ln lnr0P1P2分別為：H1(k1lnr4k1lnr2)P H11W k4 r2 k2 r1 r（A.4）k4 r2 k2 r1 r0k r4k r1ln1ln2ln1P H1H1k1lnr42W k4 r2 k4 r2 k2 r1 r0k1lnr4k1lnr2lnr1（A.5）式中：1、P2、P3——a；W——（10N/m；6P2

H k4 r3 k3 r2

（A.2）H1——（；r0——m；r1——（m；r2——r3——m；r4——（m；k1——klm/s；k2——（ms；k3——（/s；k4——（ms。案例分析A.1r0=5.0mr1=5.5m，一次襯砌r2=6.5r3=11.5100100r4=H1=100=100mk45.0×10-6m/sk21.0×10-8m/sk11.0×10-9k35.0×10-9m/sA.1分析灌漿層厚度的變化對于外水壓力的影響。圖A.1地下水滲流場計算模型A.1）（A.3A.2。P1、P2逐漸降低，當灌漿層厚度達到76.0m時，P1、P2分別降低至0.39MPa、0.46MPa。同時結(jié)果表明，當灌漿層厚度達到一定值后，作用于襯砌上的外水壓力值降低減緩，即從工程造價成本上考慮，無限制增加灌漿層厚度并不可取。圖A.2不同灌漿層厚度襯砌外水壓力結(jié)果88附錄B（規(guī)范性）B.1襯砌等效滲透系數(shù)設(shè)置排水孔時，應(yīng)根據(jù)排水孔的孔徑、數(shù)量和排水能力對襯砌滲透系數(shù)進行折減，襯砌等效滲透系數(shù)可按公式（B.1）

W(W

H0Pb)lnrlkl P

r0...........................................................rgg

（B.1）blnR0Pbln 式中：

kr

rg

rlkl——考慮排水孔后襯砌的等效滲透系數(shù)（m/s）；W——水的重度，10kN/m3；HH0——隧洞開挖前洞軸線處的初始壓力水頭（m）；Pb——襯砌結(jié)構(gòu)上的允許最大外水壓力（Pa）；rl——洞室開挖半徑（m）；r0——洞室半徑（m）；rg——灌漿層半徑（m）；R0——遠場穩(wěn)定水頭半徑（m）；kr——圍巖滲透系數(shù)（m/s）；kg——灌漿圈滲透系數(shù)（m/s）。B.2每延米隧洞滲流量（B.2）計算。Qb2H0krlnR0krlnrgkrlnrg kg kl .......................................................（B.2）9式中：Qb——m2s。單個排水孔排水能力給定排水孔深度和排水孔孔徑時，單個排水孔排水能力可按公式（B.3）計算。2gPbWq0.22gPbW

.................................