水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范試行SD1384修訂說明

1、I言一章總則二章基本資料三章隧洞布置四章橫斷面形狀及尺寸五章水力設(shè)計(jì)六章混凝土和鋼筋混凝土襯砌七章不襯砌與噴錨隧洞八章灌漿、防滲和排水九章觀測、運(yùn)行和維修（ALGOL®言TQ-16機(jī)）錄隧洞襯砌靜力計(jì)算通用程序加說明水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范（試彳T）SD13484修訂說明水利電力部規(guī)劃設(shè)計(jì)院（79）水電規(guī)水字第7號(hào)文下達(dá)水利電力部成都勘測設(shè)計(jì)院主持進(jìn)行水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范的修訂工作。根據(jù)國家建委（80）建發(fā)設(shè)字第8號(hào)文頒發(fā)的工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的管理辦法中的有關(guān)規(guī)定，并參照1974年水利電力部東北勘測設(shè)計(jì)院等單位編寫的“對1966年部頒水工隧洞設(shè)計(jì)暫行規(guī)范的審議意見”，通過反復(fù)的研究和與有關(guān)單位協(xié)商

2、，組成了由水利電力部成都勘測設(shè)計(jì)院、西北勘測設(shè)計(jì)院、天津勘測設(shè)計(jì)院、東北勘測設(shè)計(jì)院、貴陽勘測設(shè)計(jì)院、陜西省水電勘測設(shè)計(jì)院、水利水電科學(xué)研究院、清華大學(xué)水利系及陜西機(jī)械學(xué)院水利系等單位參加的修訂組，并于1980年12月召開了第一次修訂工作協(xié)調(diào)會(huì)議。會(huì)議中對修訂規(guī)范的一些問題進(jìn)行了詳細(xì)的討論。一致認(rèn)為六十年代以來，由于大型水電站和地下工程的建設(shè)，巖石力學(xué)的發(fā)展和電子計(jì)算機(jī)的普及，水工隧洞設(shè)計(jì)理論及計(jì)算方法都得到較大的改進(jìn)和提高，積累了不少的寶貴經(jīng)驗(yàn)，故對原來頒發(fā)的規(guī)范加以修訂和補(bǔ)充是十分必要的。但討論中也認(rèn)識(shí)到目前水工隧洞的設(shè)計(jì)理論和計(jì)算方法還不夠完善，有些問題尚有待在實(shí)踐的過程中，不斷總結(jié)歸納，

3、逐步地完善。因此，明確這次編修工作的原則就是在已有經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上對行之有效的成功經(jīng)驗(yàn)加以總結(jié)提高，凡尚不夠成熟的理論和方法，暫不納入規(guī)范。根據(jù)以上意見，決定這次修訂工作，以1966年水利電力部（66）水電技字第39號(hào)文頒發(fā)的水工隧洞設(shè)計(jì)暫行規(guī)范為依據(jù)（以下簡稱“66部頒暫行規(guī)范”），在總結(jié)運(yùn)用該規(guī)范的基礎(chǔ)上進(jìn)行修訂。1981年全面開展了調(diào)查研究和資料收集工作。對于規(guī)范的修訂原則、圍巖分類、工程布置，水力學(xué)計(jì)算、混凝土及鋼筋混凝土襯砌和噴錨襯砌等進(jìn)行了調(diào)研，對于“66部頒暫行規(guī)范”使用情況也進(jìn)行了調(diào)查，走訪了西南、中南、華東等地區(qū)，并對全國各省市有關(guān)單位進(jìn)行了函調(diào)，了解了大多數(shù)設(shè)計(jì)單位的意見和國內(nèi)

4、外的一些情況，于12月召開了第二次修訂工作協(xié)調(diào)會(huì)議。在會(huì)上各單位交流了情況，并對收集到的資料進(jìn)行了討論。對一些重要的問題統(tǒng)一了認(rèn)識(shí)，明確了以下幾點(diǎn)：（1）水工隧洞的布置很重要，實(shí)踐證明，布置上的缺陷是不易彌補(bǔ)的，在修訂規(guī)范時(shí)應(yīng)強(qiáng)調(diào)布置這一設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。（2）混凝土和鋼筋混凝土襯砌，是我國常用的襯砌型式，大量已建混凝土和鋼筋混凝土襯砌的水工隧洞，多運(yùn)行正常，在修訂的規(guī)范中，仍應(yīng)列為重要內(nèi)容。（3）噴錨及不襯砌隧洞，施工簡單，節(jié)省投資，工期較短，并能充分發(fā)揮圍巖的承載能力。盡管對它的工作機(jī)理和設(shè)計(jì)方法，還有不同的認(rèn)識(shí)，但大量的工程實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)研究成果證明，它是一種行之有效的襯砌型式，在規(guī)范中應(yīng)予推薦。（

5、4）以圍巖分類的型式，按照各類圍巖的特征，分別提供設(shè)計(jì)所需的地質(zhì)資料及其參數(shù)，是選擇襯砌型式及其設(shè)計(jì)理論是一種好方法，規(guī)范中應(yīng)列入。（5）水力學(xué)問題，外水壓力計(jì)算問題，地應(yīng)力問題等都很重要，應(yīng)做工作。（6）電子計(jì)算機(jī)在我國已普遍使用，建議把有關(guān)電算程序列入規(guī)范附錄。1982年4月召開了專題討論會(huì)。對各單位提出白專題報(bào)告30余份進(jìn)行了重點(diǎn)討論。對一些重大課題，取得了基本一致的意見，也提出了一些補(bǔ)充修改的建議，歸納如下：1 .圍巖分類問題。一部分代表（多數(shù)是地質(zhì)人員）提出：由于隧洞圍巖變化的復(fù)雜性，故在分類中，只能提出定性原則，對設(shè)計(jì)指出一些方向性的意見。另一部分代表（設(shè)計(jì)人員的大多數(shù)和少數(shù)地質(zhì)人

6、員）提出：圍巖分類的目的，在于解決隧洞設(shè)計(jì)中的具體問題，不但需要有定性的意見，而且更需要有定量的指標(biāo)，使設(shè)計(jì)工作有所遵循。在規(guī)范中應(yīng)列入一個(gè)既有定性的原則，又有定量指標(biāo)的圍巖分類方案。但規(guī)定應(yīng)靈活些，指標(biāo)參數(shù)適用范圍可大一些，不要規(guī)定的太死。2 .外水壓力問題。專題報(bào)告提出原來所提外水壓力的概念不夠確切，因?yàn)橐r砌是透水的（除鋼板襯砌外），應(yīng)稱為水荷載。由于內(nèi)外水的滲透，形成為場力，根據(jù)滲透場，求滲透壓力，然后計(jì)算隧洞襯砌的應(yīng)力。這一理論和計(jì)算方法，比以前有所進(jìn)展，但受地質(zhì)條件的限制，有些問題尚有待進(jìn)一步加深認(rèn)識(shí)，計(jì)算方法也過于復(fù)雜，建議研究補(bǔ)充。3 .混凝土、鋼筋混凝土襯砌抗裂、限裂和開裂設(shè)計(jì)

7、問題。從我國實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)資料證明，不管用哪種辦法進(jìn)行設(shè)計(jì)，都不能控制裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展，設(shè)計(jì)理論和實(shí)際情況出入很大，裂縫產(chǎn)生的原因非常復(fù)雜，建議采取工程措施，以防裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展，其計(jì)算方法，僅說明相對安全度問題，建議在規(guī)范中明確。1982年12月召開了第三次修訂工作會(huì)議，對主編單位提出的“規(guī)范討論稿”進(jìn)行了討論。1983年元月，主編單位又組織本院有關(guān)專業(yè)人員，對討論稿進(jìn)行了審議。兩次會(huì)議都認(rèn)為討論稿的正文，附錄及修訂說明，概括了協(xié)作單位的意見，基本上反映了我國當(dāng)前的實(shí)際情況，同意在此基礎(chǔ)上，修改補(bǔ)充，形成（初稿），再組織一次廣泛的審議。1983年6月召開了規(guī)范（初稿）討論會(huì)，到會(huì)的代表有：設(shè)

8、計(jì)、施工、管理、科研、大專院校、人民解放軍、鐵道、煤炭及城建部門等54個(gè)單位，共86人。與會(huì)代表本著實(shí)事求是，認(rèn)真負(fù)責(zé)的精神，對規(guī)范（初稿）進(jìn)行了討論。代表們一致認(rèn)為：規(guī)范的修訂原則和指導(dǎo)思想是正確的，規(guī)范應(yīng)在總結(jié)歸納實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上修訂，對已經(jīng)行之有效的經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)積極推廣使用，對一時(shí)還缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，尚不夠成熟的技術(shù)措施和方法，暫不宜納入規(guī)范，是符合國家關(guān)于編制規(guī)范要求精神的；規(guī)范（初稿）是在調(diào)查研究，多次會(huì)議討論，廣泛征求意見，計(jì)算分析和編譯資料，編寫專題報(bào)告的基礎(chǔ)上寫成的，基本上體現(xiàn)了我國當(dāng)前實(shí)際和水平。代表們建議對圍巖分類、外水荷載及噴錨襯砌等方面進(jìn)行必要的補(bǔ)充和修改；同意以此（初稿）為基礎(chǔ)

9、，修改后作為規(guī)范（送審稿）即第三稿上報(bào)。1984年7月，水電部規(guī)劃設(shè)計(jì)院召集有經(jīng)驗(yàn)的專家和學(xué)者20余人，對送審稿進(jìn)行了審查和修改，最后由潘家錚總工程師審定，上報(bào)水利電力部批準(zhǔn)頒發(fā)執(zhí)行。本規(guī)范正文共九章、119條，并有十個(gè)附錄。本說明是按規(guī)范正文的章、節(jié)順序編寫，但由于正文中有些條文內(nèi)容比較簡明，不必贅述，故說明中條文順序不盡銜接。在規(guī)范的修訂過程中，得到了許多單位及專家們的大力支持和協(xié)助，提供了許多寶貴的資料、意見和具體的建議，特致以謝意。水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范修訂組1984年12月第一章總則第1.0.1條本條規(guī)定與“66部頒暫行規(guī)范”第1條相同。鑒于地下廠房、地下胴庫的交通洞、出線洞及通風(fēng)洞等，其

10、型狀和特點(diǎn)，與水工隧洞近似，可參照本規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。第1.0.2條在進(jìn)行水工隧洞設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同的級(jí)別、自然條件及技術(shù)條件等區(qū)別對待。大中型工程需要考慮的問題多，問題比較復(fù)雜，經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)也比較多，所以本條規(guī)定，規(guī)范適用1、2、3級(jí)隧洞。對于4、5級(jí)，可簡化設(shè)計(jì)，適當(dāng)降低要求，本條中指出可以參照使用。本條規(guī)定與“66部頒暫行規(guī)范”第2條相同。第1.0.4條大中型建筑物，不但投資大，且建成后不易擴(kuò)建和改建，交付運(yùn)行后必須確保正常安全運(yùn)行。因此，設(shè)計(jì)應(yīng)做到：因地制宜、技術(shù)先進(jìn)、確保質(zhì)量。第1.0.5條30多年以來，我國已建成了大量的水工隧洞（據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，大中型泄洪隧洞將近40條,洞徑5m以上或洞長1

11、000m以上的引水隧洞80余條），在實(shí)踐中得到了很多寶貴經(jīng)驗(yàn)（如工程布置、設(shè)計(jì)理論及計(jì)算方法、山巖壓力的概念、限裂設(shè)計(jì)及噴錨襯砌等），應(yīng)當(dāng)不斷總結(jié)提高，推廣使用。對于國外技術(shù)，經(jīng)分析研究，凡符合我國情況，應(yīng)積極的引用，改進(jìn)和提高我國水平。第1.0.6條我國幅員廣大，各地自然條件千差萬別，水工隧洞又是建于巖體中的過水建筑物，工作條件復(fù)雜，有些問題尚待進(jìn)一步實(shí)踐認(rèn)識(shí)，規(guī)范中不可能把所有的問題都解決。如高地應(yīng)力地區(qū)、高地溫地區(qū)、海拔高程在3000m以上的地區(qū)、特大直徑（有壓隧洞直徑大于12m,無壓隧洞尺寸大于16mx18m）、內(nèi)水壓力水頭大于80m及長度大于10km的隧洞等問題，我國缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。故

12、本條提出遇有本規(guī)范中未能考慮到的問題（即上列問題），應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)研究，由設(shè)計(jì)單位提出補(bǔ)充意見，報(bào)審批單位批準(zhǔn)。第二章基本資料第2.0.1條本條規(guī)定與“66部頒暫行規(guī)范”第7條基本相同。第2.0.2條1、2級(jí)水工隧洞，工程規(guī)模較大，投資多，在國民經(jīng)濟(jì)中的重要性也高，設(shè)計(jì)依據(jù)必須切實(shí)可靠，故應(yīng)根據(jù)各設(shè)計(jì)階段要求的地質(zhì)資料，在現(xiàn)場或試驗(yàn)室做巖體的力學(xué)指標(biāo)、滲透性、圍巖應(yīng)力、應(yīng)變量測等試驗(yàn)研究，落實(shí)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，以便保證設(shè)計(jì)質(zhì)量。本條規(guī)定與“66部頒暫行規(guī)范”第8條基本相同。第2.0.3條地質(zhì)資料的重要性及條文中提出的在開工前要掌握的地質(zhì)情況，是從長期實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)中得來的，設(shè)計(jì)中必須予以重視。對不同的設(shè)計(jì)

13、階段，可根據(jù)其要求，由粗到細(xì)，逐步達(dá)到條文中所規(guī)定的要求。第2.0.4條在開挖施工期間，尤其在地質(zhì)情況較復(fù)雜的洞段，應(yīng)加強(qiáng)觀測，做好地質(zhì)預(yù)報(bào)工作，對設(shè)計(jì)和施工都非常需要。隨著施工進(jìn)展，摸清實(shí)際地質(zhì)情況，及時(shí)修改設(shè)計(jì)，保證施工安全，加快施工進(jìn)度，使設(shè)計(jì)更加符合實(shí)際情況，是非常必要的，不應(yīng)忽視。第2.0.5條工程地質(zhì)資料，是分析圍巖穩(wěn)定，確定洞線、選擇洞身型式及尺寸、襯砌型式及計(jì)算方法、施工方法及運(yùn)行安全等的基本資料，大中型工程都由專業(yè)勘探隊(duì)伍提供。但由于天然地質(zhì)條件復(fù)雜，人們的經(jīng)歷認(rèn)識(shí)各不相同，則對工程地質(zhì)條件，所定資料和數(shù)據(jù)，盡管在同一情況下，也會(huì)有很大的差別。資料、數(shù)據(jù)不統(tǒng)一，則對設(shè)計(jì)、工程

14、造價(jià)影響很大。長期以來，特別是在這次規(guī)范編修調(diào)查工作中，廣大設(shè)計(jì)人員都提出希望有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。目前國內(nèi)外，大都根據(jù)圍巖特征，把圍巖分成類別，根據(jù)圍巖分類，評(píng)價(jià)圍巖的穩(wěn)定性，確定設(shè)計(jì)所需資料和數(shù)據(jù)。近幾年在我們水利水電工程建設(shè)中，也運(yùn)用了這一方法。故在本規(guī)范編修中對圍巖分類也進(jìn)行了研究，提出了一個(gè)分類方案，列入附錄一，建議參考使用。第三章隧洞布置第一節(jié)洞線選擇第3.1.1條我國已建隧洞工程，由于布置上的不合理和施工方法上的欠妥，而發(fā)生的問題較多，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在117條隧洞中，由于水力學(xué)、地質(zhì)、地下水、施工方法等而發(fā)生問題的有39條隧洞。其造成的原因：一是基本資料，特別是地質(zhì)資料掌握不足，造成

15、洞線選擇失誤；二是忽視水力因素，造成不良的水力條件；三是由于工程規(guī)劃不周，造成增建隧洞，遷就工程現(xiàn)實(shí)，甚至設(shè)計(jì)片面強(qiáng)調(diào)某一方面的因素，忽視全局，給工程帶來隱患。由于工程布置不合理，給工程帶來了不同程度的浪費(fèi)和危害。實(shí)踐證明,布置上的缺陷是不易彌補(bǔ)的，故本條規(guī)定要求重視隧洞洞線布置這一設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，充分掌握基本資料，特別是地質(zhì)資料，通過合理分析，綜合考慮。第3.1.3條1 .對于洞軸線的選擇，過去多考慮使洞線避開深切的沖溝或地質(zhì)巖體的構(gòu)造斷裂面。因此，在洞線選擇中應(yīng)非常重視遵循洞線垂直于地質(zhì)構(gòu)造線或與構(gòu)造線保持有足夠的角度（一般大于30。）的原則。2 .層狀巖體是典型的各向異性介質(zhì)。在層狀巖層中布置

16、隧洞，為保證圍巖穩(wěn)定和獲得最大的承載能力，關(guān)鍵是洞軸線與巖層走向要有較大的夾角，最理想的夾角為90。但在工程實(shí)踐中，理想的條件是很少能夠碰到的，故在這次編修工作中，以碧口水電站為例，對這一問題進(jìn)行了分析研究。碧口水電站在陡傾角較疏松的薄層千枚巖中開挖了四條隧洞，三條壓力管道和其他各種洞室。洞室軸線與巖層的夾角變化幅度較大，具有一定的代表性。從這些洞室的開挖情況看，洞軸線與巖層的夾角0°25。時(shí)，洞壁發(fā)生嚴(yán)重外鼓和傾倒；夾角25°45°時(shí)，發(fā)生輕微外鼓和傾倒，夾角大于45°時(shí)，圍巖基本穩(wěn)定。故本條中提出，在層狀巖體中布置隧洞，其夾角應(yīng)大于45。3 .近年來

17、發(fā)現(xiàn)有很多工程的破壞，并非圍巖構(gòu)造形成，而是由于巖體的地應(yīng)力所致。例如：浙江，長廣煤礦8#井主巷道軸線方向垂直于主要的地質(zhì)構(gòu)造線，按以往概念，這種布置應(yīng)該說是合理的，但由于該巖體的水平地應(yīng)力較大，且方向與地質(zhì)構(gòu)造線方向近似平行，所以在巷道中出現(xiàn)強(qiáng)烈的擠壓變形，致使巷道斷面縮小，影響正常生產(chǎn)。甘肅某礦西風(fēng)井1300,1250及1200三個(gè)中段的巷道，通過大致相同的巖體，它們距地表的距離分別是400m,450m及500m左右。1300和1250的巷道采用馬蹄型斷面，用混凝土預(yù)制塊襯砌，巷道的軸線方向?yàn)楸蔽?0。左右，從而受到北東向的水平主應(yīng)力影響很大，導(dǎo)致巷道嚴(yán)重變形破壞。而在該巷道下部的1200

18、巷道，斷面形狀和襯砌方式與上面相同，因埋藏深度比上面巷道大，按理說穩(wěn)定性會(huì)更差，但由于考慮了北東方向地應(yīng)力的影響，把巷道軸線由北西30。改為北東23。，與水平地應(yīng)力方向近于一致，從而圍巖穩(wěn)定性大大改善。二灘水電站地區(qū)，2#、4#探洞空間測點(diǎn)的地應(yīng)力實(shí)測統(tǒng)計(jì)，最大主應(yīng)力方向?yàn)楸睎|30。左右，如選取北東30。方向?yàn)閄軸，北西60。方向?yàn)閅軸，Z軸鉛直向上，根據(jù)實(shí)測值算出這種位置的各種地應(yīng)力參數(shù)，列于表3-1-3中：表3-1-3NE30°方向地應(yīng)力參數(shù)表測點(diǎn)#x(kg/cm2)5(kg/cm2)bZ(kg/cm2)Ex/仃zCTy/Jzbx/仃Y2-6-123264802.90.83.63

19、2-6-29454960.980.561.742-6-399631560.630.401.572-6-4212931511.400.622.284-6-12391391092.191.281.714-6-23281791572.091.121.86從表3-1-3中數(shù)據(jù)可以看出，兩個(gè)水平應(yīng)力分量都不相等，而且相差很大，如果洞軸線選在X軸方向，邊墻將受到小的側(cè)向壓力，若選在Y軸上，邊墻上將受到最大的側(cè)壓力，兩者相比，后者邊墻上單位面積所受的側(cè)壓力為前者的1.573.63倍，顯然洞軸線選在越接近X軸向，邊墻所受側(cè)壓力越小。4 .中國科學(xué)院湖北巖土所，調(diào)查了87處礦山巷道的變形破壞情況，屬于側(cè)壓力破壞

20、的占56%,屬于頂部受壓破壞的只占11%。這些巷道的軸向，實(shí)測與最大主應(yīng)力方向的夾角，絕大多數(shù)都大于60°,或接近于垂直。這也說明洞軸線平行，或接近平行最大主應(yīng)力方向較好。由以上工程實(shí)例分析，隧洞軸線的布置，從地質(zhì)巖體角度考慮，僅僅遵守洞軸線垂直地質(zhì)構(gòu)造線或與地質(zhì)構(gòu)造線保持一定角度的原則是不夠全面的，所以除了考慮與地質(zhì)構(gòu)造線的關(guān)系外，還應(yīng)注意與地應(yīng)力場中最大水平主應(yīng)力方向的關(guān)系。目前我們對地應(yīng)力的認(rèn)識(shí)還很不夠，但這一問題已經(jīng)開始引起人們的注意。在二灘水電站的勘測設(shè)計(jì)工作中，已進(jìn)行了地應(yīng)力的試驗(yàn)研究，并取得了一些實(shí)測的資料，有了一個(gè)可喜的開端。關(guān)于地應(yīng)力的試驗(yàn)研究工作今后將會(huì)有更大的進(jìn)

21、展。第3.1.4條隧洞埋藏深度，即洞頂巖體覆蓋厚度和旁山隧洞岸邊一側(cè)的巖體厚度，可統(tǒng)稱為隧洞圍巖的厚度。隧洞圍巖厚度涉及圍巖穩(wěn)定及圍巖的抗力問題。由于地質(zhì)條件錯(cuò)綜復(fù)雜，受力條件大小不一，隧洞的形狀、尺寸及施工方法亦不盡相同，試圖對圍巖的最小厚度作統(tǒng)一的規(guī)定是困難的。一般深埋隧洞較淺埋隧洞的穩(wěn)定條件好，已建隧洞洞身一般埋藏都很深，只是在隧洞的進(jìn)、出口和個(gè)別山凹處常出現(xiàn)圍巖厚度較薄的現(xiàn)象。對于進(jìn)、出口處白圍巖厚度，有人考慮大致有25倍坍落拱高度（按普氏理論）即可；也有人認(rèn)為，只要采取一些施工措施，圍巖厚度不小于1.02.0倍開挖洞徑就可以了；甚至有些工程把無限彈性介質(zhì)內(nèi)厚壁圓筒的計(jì)算條件3倍的開挖

22、洞徑也作為依據(jù)。因此，往往迫使洞口內(nèi)移，位于山凹處改線，以保證圍巖厚度，增加了工程量，延長了工期。近幾年來，在這個(gè)問題上有很大的突破，據(jù)調(diào)查20個(gè)工程的23個(gè)進(jìn)、出口，其最小厚度不足1.0倍洞徑（見表3-1-4）。碧口水電站右岸泄洪洞出口最小洞頂圍巖厚度僅為洞寬的1/10,這樣做的關(guān)鍵是采取了合理的施工程序和工程措施，其結(jié)果減少了明挖，爭取了工期。因此，籠統(tǒng)規(guī)定進(jìn)、出口圍巖最小厚度是不恰當(dāng)?shù)?。故本條不做具體規(guī)定，強(qiáng)調(diào)綜合分析確定。表3-1-4部分電站（進(jìn)出口洞頂圍巖覆蓋厚度）/（開挖洞跨）工程實(shí)例表序號(hào)工程名稱洞頂圍巖厚度序號(hào)工程名稱洞頂圍巖厚度開挖洞跨開挖洞跨1碧U右岸泄洪洞出口0.111松

23、濤泄洪洞進(jìn)口0.32碧口左岸泄洪洞出口0.612花涼亭泄洪洞進(jìn)出口0.50.73石頭河泄洪洞出口0.513響洪甸泄洪洞進(jìn)口0.84烏江渡左泄洪洞出口0.514豐滿1#泄洪洞出口0.65烏江渡右泄洪洞出口0.515豐滿2#泄洪洞出口0.76烏江渡放空洞進(jìn)口0.916映秀灣引水洞進(jìn)口0.97毛家村泄洪洞進(jìn)口0.217潭嶺引水洞進(jìn)口0.88綠水河泄洪洞進(jìn)出口0.618古田二級(jí)引水洞進(jìn)口0.39陸渾泄洪洞進(jìn)出口0.80.519湖南鎮(zhèn)引水洞進(jìn)口0.710新豐江泄洪洞出口0.720太平哨引水洞進(jìn)口0.9對有壓隧洞，由于有內(nèi)水壓力的作用，其埋設(shè)深度應(yīng)較大一些。粗略的估計(jì)，多以上抬理論計(jì)算。本條規(guī)定仍然沿用了

24、上抬理論規(guī)定的最小覆蓋厚度，與“66部頒暫行規(guī)范”第39條中的有關(guān)規(guī)定基本相同。由于這一問題比較復(fù)雜，建議結(jié)合具體地質(zhì)情況分析確定。第3.1.5條確定相鄰兩隧洞間巖體的最小厚度是個(gè)復(fù)雜的問題，目前還沒有成熟的分析方法，還沒有絕對標(biāo)準(zhǔn)，只能根據(jù)地質(zhì)條件、布置需要、圍巖受力狀況、隧洞型式及尺寸、施工方法及措施，以及運(yùn)行條件等因素并參照已建工程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，分析研究決定。據(jù)統(tǒng)計(jì)已建工程巖體厚度大都在一倍開挖洞徑以上，故本條規(guī)定“巖體的最小厚度不應(yīng)小于一倍的開挖洞徑”。茲將國內(nèi)部分工程所留巖體厚度，列于表3-1-5供參考。從彈性理論出發(fā)，為了使兩洞圍巖二次應(yīng)力區(qū)不重疊，一般要求兩洞中心間距不小于3D（D

25、為隧洞開挖直徑）。有條件時(shí)應(yīng)盡量采用較大的巖體厚度。第3.1.6條在選擇水工隧洞線路布置時(shí)，不允許洞線與其附近的建筑物相互影響。如隧洞線路穿過壩基或壩肩時(shí)，不允許隧洞對壩的基礎(chǔ)應(yīng)力，浮托力,等產(chǎn)生影響；在水工隧洞與鐵路隧道交叉時(shí)，不允許影響水工隧洞的圍巖穩(wěn)定，或造成鐵路隧道內(nèi)發(fā)生滲漏水等現(xiàn)象；又如施工導(dǎo)流隧洞的布置，在導(dǎo)流時(shí)不許倒灌建筑物基坑、沖刷圍堰等現(xiàn)象發(fā)生。另外在導(dǎo)流隧洞開挖爆破時(shí)，不許削弱其附近建筑物的地基，要求建筑物與隧洞間應(yīng)留有足夠的厚度。具體厚度，建議采用有限元方法計(jì)算分析決定。第3.1.8條水工隧洞的線路，原則上應(yīng)盡量布置為直線，但遇有下列情況者可以例外：表3-1-5兩洞間所留

26、巖體厚度表工程名稱巖石襯砌型式內(nèi)徑(m)開挖直徑(m)中心間距(m)巖壁厚度(m)巖壁厚度開挖直徑1.碧口引水洞支管段千枚巖鋼筋混凝土6.08.4189.61.142.碧口高壓管道千枚巖鋼板6.07.61810.41.373.柘溪引水洞石英枚巖鋼筋混凝土6.58.6189.41.004.云峰引水洞玲巖鋼筋混凝土8610.054444.405.劉家峽引水洞石英片巖鋼筋混凝土7.09.023141.566.官廳支洞石灰?guī)r角鋼筋混凝土3.45.810.54.70.81礫巖7.白蓮河支洞花獻(xiàn)f鋼筋混凝土3.45.8126.21.078.可可托海高壓管道支管花崗石鋼板1.42.45.83.41.42(1

27、)由于樞紐建筑物總體布置的需要;(2)為了增加施工掌子面，需要布置施工支洞或施工斜、豎井時(shí)；(3)為了要求隧洞線路，具有一定的埋設(shè)深度時(shí)；(4)為了避免在不利的工程地質(zhì)條件下開挖隧洞。若隧洞線路采用曲線布置時(shí)，彎道的緩急，影響隧洞的流態(tài)、壓力分布和水頭損失，影響的程度取決于流速的大小。反映彎道幾何特征的是洞線轉(zhuǎn)角和曲率半徑。在本規(guī)范的修訂過程中，從水力學(xué)因素考慮，對一些資料進(jìn)行了分析研究，了解到有壓隧洞在低流速情況下，有的資料反映曲率半徑等于5倍洞徑時(shí)，其損失系數(shù)最小。對于洞線轉(zhuǎn)角，則反映轉(zhuǎn)角越小，其損失系數(shù)越小。另據(jù)工程調(diào)查，轉(zhuǎn)角采用不大于60。，曲率半徑不小于5倍洞徑，運(yùn)行中未發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象

28、，故建議低流速無壓隧洞轉(zhuǎn)彎仍然采用這一數(shù)據(jù)。低流速的有壓隧洞可適當(dāng)降低要求。對于高流速無壓隧洞設(shè)置平面彎道是極少的，例如我國陜西省石頭河水庫左岸明流泄洪洞，屬導(dǎo)流洞改建，在設(shè)計(jì)泄量下斷面余幅較大，為節(jié)約出口開挖量，適應(yīng)布置要求，洞內(nèi)設(shè)置了彎道，彎道轉(zhuǎn)角41。，半徑150m和300m,洞寬7.2m。從模型試驗(yàn)觀測到，當(dāng)流速27m/s時(shí)，斷面左右最大水面差達(dá)56m；彎道末端直段40m(大于5D),這時(shí)挑坎水流仍受彎道影響而不均勻，故對于高流速的無壓隧洞，應(yīng)力求避免在平面上設(shè)置曲線段。彎道對高流速有壓隧洞影響較大，據(jù)碧口水電站左岸泄洪隧洞模型試驗(yàn)資料，轉(zhuǎn)角56。05?,曲率半徑80米，大于5倍洞徑，

29、在流速21m/s的情況下，彎道壓力分布不均，兩側(cè)壓差達(dá)4m,至彎道末端5倍洞徑處，兩側(cè)壓差尚有1.5m,10倍洞徑處還有0.5m,孔口水流不對稱，流速分布不均勻。因此，建議高流速有壓隧洞彎道參數(shù)應(yīng)通過模型試驗(yàn)選定。本條規(guī)定，除了采用“66部頒暫行規(guī)范”中的一些規(guī)定外，又作了一些具體的補(bǔ)充。第3.1.10條在選擇水工隧洞線路的縱坡時(shí)，務(wù)使選取的縱坡應(yīng)滿足水力條件、運(yùn)行和維修的要求，并應(yīng)考慮施工的方便。在水力條件方面，隧洞坡度主要涉及到無壓流的計(jì)算，它影響隧洞泄流能力、壓力分布、過水?dāng)嗝?、工程量、空蝕特性和工程安全。關(guān)于壓力分布，特別在陡坡段反映較為敏感，對高流速無壓隧洞極為不利。在有壓隧洞中若有

30、平坡，在平坡末端將會(huì)出現(xiàn)壓力余幅不足。反坡不但增加水頭損失，還會(huì)造成洞內(nèi)淤沙積水，給維修增加了困難，故本條規(guī)定在洞身段內(nèi)不宜設(shè)置平坡，避免設(shè)置反坡。出口段如設(shè)置反坡時(shí)，應(yīng)注意作好檢修期的排水措施。在施工方面，隧洞縱坡主要影響到施工運(yùn)輸和排水方式。一般緩坡隧洞便于施工運(yùn)輸，若考慮自流排水，其坡度又不能任意放緩。根據(jù)我國已建69條隧洞統(tǒng)計(jì)，有軌運(yùn)輸坡度一般都在3?5?;無軌運(yùn)輸坡度一般都在3?15?。根據(jù)其它有關(guān)資料，前者最大不宜超過10?,后者最大不宜超過20?,坡度太陡會(huì)降低車輛運(yùn)輸效率，且無軌車輛排氣量大，影響工人健康，影響施工進(jìn)度。自流排水，主要適用于沿洞線自下而上的逆坡開挖，其排水量大者

31、取5?,排水量小者取3?,一般均可暢流無阻。若在施工支洞下游面，即沿洞線自上而下的順坡進(jìn)行開挖，由于排水，出渣等都在逆坡上，常給施工增加了困難。第3.1.11條本條規(guī)定與“66部頒暫行規(guī)范”第16條中有關(guān)規(guī)定相同。第3.1.12條在長隧洞的施工中，為了便于施工，加快施工進(jìn)度和均衡各段的工程量，必需設(shè)置一些施工支洞，根據(jù)我國當(dāng)前施工水平，每個(gè)掌子面距支洞口的最大距離，大約在2000m左右，施工支洞的合理布置與主洞線路布置關(guān)系密切，故應(yīng)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。在選擇施工支洞時(shí)，還應(yīng)結(jié)合考慮施工期，支洞對其附近建筑物的不利影響，及設(shè)置檢修孔的布置問題。在以往的設(shè)計(jì)中，多忽視了這一問題，故在本規(guī)范中增加了這

32、條內(nèi)容。第二節(jié)進(jìn)、出口布置第3.2.1條本條規(guī)定與“66部頒暫行規(guī)范”第20條中有關(guān)規(guī)定相同。第3.2.23.2.3條地形、地質(zhì)條件的好壞，對進(jìn)、出口布置的成敗影響很大。建議在進(jìn)、出口布置中，應(yīng)考慮以下地形條件：(1)洞口地段地形要陡，地面坡度最好要大些；(2)正地形較負(fù)地形好，山體雄厚較山體單薄好，山溝里較溝口好，但一般不宜在沖溝或溪流的源頭布設(shè)進(jìn)口，因?yàn)檫@些地方除常有地面徑流匯集外，也常為構(gòu)造破碎的軟弱地帶；(3)進(jìn)、出口段應(yīng)盡量垂直地形等高線，交角不宜小于30C；(4)洞口選在懸崖陡壁下，要特別注意風(fēng)化，卸荷作用致使巖體產(chǎn)生崩塌，以及危石處理的難易；(5)當(dāng)在地形陡，坡度高的地區(qū)選擇洞口

33、時(shí)，一般應(yīng)盡量不削坡或少削坡，必要時(shí)可作人工洞口先行進(jìn)洞，以保證邊坡的穩(wěn)定。對于進(jìn)、出口位置的選擇，應(yīng)注意以下地質(zhì)條件：(1)進(jìn)、出口應(yīng)布置在巖體新鮮、完整、出露完好，且有足夠厚度的陡坡地段；(2)巖體產(chǎn)狀對洞口邊坡穩(wěn)定影響較大，反傾向的巖體對洞口穩(wěn)定有利，可不考慮傾角大小。順傾向巖體洞口，若傾角在20。75。之間時(shí)，易產(chǎn)生沿軟弱結(jié)構(gòu)面滑動(dòng)；(3)巖脈、斷層、破碎帶、巖體軟弱及風(fēng)化破碎厲害的地段一般不宜選作洞口；(4)進(jìn)、出口應(yīng)避開不良的物理地質(zhì)現(xiàn)象的地段，如：滑坡、崩塌、危石、亂石堆、泥石流及巖溶等。第3.2.4條水工隧洞的進(jìn)水口種類繁多。按其用途可分為發(fā)電、灌溉、供水、泄洪、排沙、放空以及

34、施工導(dǎo)流等。按其工作性質(zhì)，可歸納為引水或泄水兩類，而按其水流形態(tài)又可分為開敞式和深水式兩種。鑒于已建進(jìn)水口，在水力學(xué)上出現(xiàn)的問題較多，故本條采用按水流形態(tài)進(jìn)行分類。5 .開敞式進(jìn)水口，多用于攔河閘(壩)攔截引用河道徑流的隧洞工程。進(jìn)口后或直接連接明流隧洞，或后接一段明渠再與隧洞銜接。有些徑流式引水電站，如漁子溪一級(jí)和小江等，雖屬淹沒式進(jìn)口，但按其取水方式，工作性質(zhì)，以及其布置要求等與明式進(jìn)水口基本相同，故這類進(jìn)水口也可歸屬于開敞式一類。開敞式進(jìn)水口的布置要求，除保證各種情況下的必要引用流量，以及攔污等一般要求外，由于水庫、水文等的特點(diǎn)，進(jìn)水口必須設(shè)置有效的防沙，排沙措施，以防有害泥沙進(jìn)入隧洞。

35、為了防止泥沙進(jìn)入隧洞，除在布置上應(yīng)選取有利的地形條件，如將進(jìn)水口布置在河彎的凹側(cè)，或利用橫向環(huán)流原理設(shè)置一些導(dǎo)流設(shè)施外，通常在進(jìn)口段都設(shè)置有沖沙閘、攔沙坎、沉沙池、沖沙道等水工建筑物。為了減少進(jìn)口損失，避免在進(jìn)口前產(chǎn)生漩渦和回流，則要求布置上必須圓滑平順。我國已建這類進(jìn)水口型式以西南地區(qū)較多，茲列于表3-2-2供參考：表3-2-2開敞式發(fā)電引水進(jìn)水口工程實(shí)例表序號(hào)水電站名稱裝機(jī)容量(萬kW)引用流量(m3/s)進(jìn)口坎上最低水頭(m)進(jìn)口后的銜接型式1寶泉山1.8010.38.6無壓隧洞2映秀灣13.5240.06.57.5無壓隧洞3華安6.0160.05.0明渠后接隧洞4船場二級(jí)2.525.0

36、6.5明渠后接隧洞5南桃河二級(jí)1.4518.63.20明渠后接隧洞6南桃河三級(jí)12.054.04.510.5高低坎明渠后接隧洞7漁子溪一級(jí)16.069.25.0低壓隧洞8鹽水溝14.429.05.7低壓隧洞9小江14.429.05.9低壓隧洞10西洱河二級(jí)5.013.77.7低壓隧洞11西洱河四級(jí)5.054.87.4低壓隧洞6 .深式長管進(jìn)水口，一般工作閘門前壓力洞段的長度大于34倍洞徑或洞高，水力計(jì)算考慮其局部阻力和沿程阻力的影響。這種型式的進(jìn)水口用于泄洪隧洞，有些布置是從進(jìn)口到出口皆為有壓流的單一式，有些在平面彎道以前為有壓流，其后為明流的混合式，兩者的布置要求基本相同。已建引水式電站，大

37、都采用這種布置，基本上都是三向收縮的進(jìn)水口，上唇和側(cè)墻大多采用橢圓曲線，少數(shù)為圓曲線。進(jìn)口頂板應(yīng)在水庫最低運(yùn)行水位以下，并有一定的淹沒水深。合理的淹沒深度應(yīng)在最低水位運(yùn)行時(shí)進(jìn)口不產(chǎn)生漏斗狀漩渦，以免吸入空氣、引起振動(dòng)、減少流量、降低水輪機(jī)出力。漩渦的形成，主要與進(jìn)口地形，進(jìn)水口的幾何線型、流速以及淹沒深度有關(guān)。關(guān)于無漩渦臨界深度Skp,以往多用二上公式計(jì)算，由于該公式僅考慮流速因素，不夠全面，近來人們建議采用下式計(jì)算：式中v孔口流速；d閘門孔口tWj度；c系數(shù)，決定于流速和d/fi）的大小，一般取0=0.55-0.73,對于對稱進(jìn)水口取小值，側(cè)面進(jìn)水取大值；g重力加速度；%門槽寬度。在我國已建

38、的幾個(gè)大型引水式電站中，實(shí)際采用的c值如下：碧口死水位時(shí)為0.95,極限死水位為0.55;湖南鎮(zhèn)為0.96;安砂0.78;太平哨0.78;云蜂0.74;柘溪0.62。紅林水電站在實(shí)際運(yùn)行中，當(dāng)孔口以上水頭達(dá)8.0m時(shí)，c=1.01,產(chǎn)生立軸漩渦；黃壇口水電站當(dāng)孔口以上運(yùn)行水頭為12.0m時(shí)，c=1.72,仍產(chǎn)生立軸漩渦。后兩個(gè)電站主要是進(jìn)水口布置使來流不順?biāo)?。從統(tǒng)計(jì)資料分析：在38個(gè)水電站中，s/d>1.0的電站為22個(gè)，占58%。在一般情況下，當(dāng)孔口高度d>5.0m,若Wd=1.0,則c值將大于0.60。也就是說，目前國內(nèi)已建的大、中型水電站有半數(shù)以上取c值大于0.60（s為孔

39、口以上最低運(yùn)行水頭）。關(guān)于進(jìn)水口的淹沒深度，除與進(jìn)水口布置有關(guān)外，還與引水隧洞的長短，洞身線路的布置型式，水頭高低，電站容量大小及其在系統(tǒng)中的作用，低水位時(shí)電站運(yùn)行調(diào)度狀況，以及樞紐的綜合效益等多種因素有關(guān)。一般說來，對于大型發(fā)電樞紐，或經(jīng)常處于低水位運(yùn)行的中型電站樞紐，根據(jù)以往的設(shè)計(jì)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)口最低淹沒水深以不小于一倍孔口高度為宜。對于一些兼有灌溉、給水等綜合效益的中、小電站樞紐，視具體運(yùn)行條件可適當(dāng)降低。7 .深式短管進(jìn)水口，系指工作閘門前壓力洞段的長度等于、小于3倍洞徑或洞高，其后又接明流隧洞，這時(shí)水頭損失主要考慮壓力洞段的形狀阻力，其沿程損失可忽略不計(jì)。工作閘門前的壓力洞段是由入口

40、段、事故檢修門槽和壓坡段三部分組成。在設(shè)計(jì)短管進(jìn)水口時(shí)，應(yīng)能滿足防空蝕、泄流能力大和出流流態(tài)好等要求。由于進(jìn)口壓力洞段較短，檢修門槽寬，故孔口流態(tài)對進(jìn)口地形和孔口體型反應(yīng)十分敏感，若進(jìn)口來流不平順，不對稱，或體型曲線稍不合理，就會(huì)使孔口水流紊亂，以致道成出口水流飛濺，檢修門槽中水流劇烈跳動(dòng)，以及在進(jìn)口頂板末端形成負(fù)壓區(qū)等不利的水力現(xiàn)象。故這類進(jìn)水口對進(jìn)口地形條件和孔口體型輪廓要求十分嚴(yán)格，如進(jìn)口地形較復(fù)雜，應(yīng)通過模型試驗(yàn)驗(yàn)證。關(guān)于孔口體形，我國已積累了大量的科研和設(shè)計(jì)成果，一些工程已經(jīng)長期考驗(yàn)，體形設(shè)計(jì)已臻成熟。茲將已建部分工程進(jìn)口體形參數(shù)列于表3-2-3供參考：根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，通常取橢圓長軸a

41、等于檢修閘門孔口高度，一般b=a/3;孔口收縮系數(shù)（檢修門孔口斷面/進(jìn)口孔口斷面）W0.60.62;橢圓曲線末端斜率不陡于5.2：1。第3.2.5條本條規(guī)定系根據(jù)水力學(xué)試驗(yàn)及已建工程經(jīng)驗(yàn)歸納編寫的。第3.2.6條這里所指的通氣問題與摻氣減蝕不同，其目的有兩點(diǎn)：1）為適應(yīng)無壓隧洞中，高速水流水面的自然摻氣和水面以上余幅中的空氣隨水流被帶至洞外的需要；2）在有壓隧洞中，排水時(shí)需補(bǔ)氣，充水時(shí)需排氣。如果通氣設(shè)施安排不當(dāng)，在無壓隧洞內(nèi)將造成流態(tài)不穩(wěn)。在有壓隧洞當(dāng)排氣不足，當(dāng)洞內(nèi)氣壓積聚達(dá)一定程度時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)爆炸性的噴發(fā)，因而影響結(jié)構(gòu)和周圍人員的完全。故當(dāng)通氣考慮不周，不僅要破壞正常泄流，而且會(huì)在一切

42、可能的通道內(nèi)抽氣，影響閘門啟閉機(jī)室或其它交通廊道等的正常操作活動(dòng)，同時(shí)會(huì)增加作用在結(jié)構(gòu)上的意外荷載。所以在通氣孔的設(shè)計(jì)中，常常根據(jù)最大需氣量，孔內(nèi)限制風(fēng)速和閘門后緊靠閘門下游的最高位置上。有壓隧洞中的通氣孔斷面積應(yīng)大于洞內(nèi)充水或排水孔口的過水?dāng)嗝娣e，否則容易造成通氣孔噴水或其它事故。為減少通氣時(shí)的阻力損失，布置通氣管路時(shí)應(yīng)盡量減少突變、彎頭”等。通氣孔應(yīng)自成系統(tǒng)，且與入孔、物孔、交通洞、井、閘門啟閉機(jī)室等隔開，以保證值班工作人員的正常操作活動(dòng)。在通氣孔的進(jìn)氣口附近，應(yīng)設(shè)網(wǎng)罩和攔污柵等防護(hù)設(shè)施，也可保護(hù)周圍行人免受強(qiáng)大氣流吸力的傷害?？傊庠O(shè)施是隧洞中不可缺少的重要組成部分，過去由于缺乏經(jīng)驗(yàn)

43、，對通氣問題估計(jì)不足而造成各種事故的工程實(shí)例還不少，今后應(yīng)該重視。表3-2-3部分工程進(jìn)口體形參數(shù)實(shí)例表序號(hào)工程名稱上唇曲線型式曲線方程22二十一/或軸向頂壓板坡度全開泄量系數(shù)備注1陸渾橢圓+=17232水平00.82上唇末端有負(fù)壓2恒山橢圓?/+二14622.1820.51：1約1：60.903岳城橢圓/+=172寧水平00.88出口水流噴射4劉家峽橢圓+=11024二水平1:40.89運(yùn)行情況良好5碧口橢圓+=1122下水平1:40.89運(yùn)行情況良好6石頭河橢圓+=162水平1：450.89進(jìn)口有漩渦出口水流噴射7烏江渡右泄橢圓+=1722.21水平1:40.928烏江渡左泄橢圓/+=17

44、口2.23水平1:40.92第三節(jié)多用途隧洞第3.3.1條鑒于樞紐布置緊湊，減少樞紐的單項(xiàng)工程，對降低造價(jià)，加快施工進(jìn)度，有著顯著的效益，本條規(guī)定與“66部頒暫行規(guī)范”第19條基本相同。不同用途的隧洞，其特點(diǎn)及要求各不相同，合而為一必然會(huì)產(chǎn)生矛盾，故一洞多用隧洞的布置，應(yīng)根據(jù)工程具體條件，通過試驗(yàn)研究并進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。第3.3.3條泄洪與發(fā)電相結(jié)合的隧洞，其布置型式，一般中、小型工程在一定條件下（泄洪期短或不作為經(jīng)常泄洪用，發(fā)電容量不大）采用的較多。我國在50年代及60年代前期采用的發(fā)電與泄洪相結(jié)合的隧洞，有西大洋、大伙房、南灣、崗南,等。從已建工程情況及試驗(yàn)資料來看，若采取主洞泄洪，支

45、洞發(fā)電，改善分岔段體型，泄洪洞出口適當(dāng)收縮,等措施，能夠減少泄洪對發(fā)電的影響。但對大型工程泄洪流量大，泄洪時(shí)間長，洞線較短，對發(fā)電要求嚴(yán)格的電站不宜采用這種布置型式。第3.3.4條在布置主、支洞時(shí)，應(yīng)選擇合適的分岔角。從水力學(xué)方面看，分岔角越小，則流態(tài)越好；岔管處水流分離區(qū)小，水頭損失亦小。但從結(jié)構(gòu)上看，過小的分岔角使岔尖過窄，二洞間巖壁較薄，對結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不利，目前已建工程中分岔角在30°60。之間，絕大部分小于50。，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在滿足布置和結(jié)構(gòu)要求的條件下，盡量采用較小的分岔角。第3.3.5條在主洞與支洞分岔的部位，由于邊界的突然變化及水流本身的慣性作用，引起水流紊亂，流態(tài)比較復(fù)雜。從

46、一些工程的模型試驗(yàn)中表明，在單獨(dú)泄洪時(shí)，水流最紊亂。當(dāng)采用主洞發(fā)電、支洞泄洪的型式，在單獨(dú)泄洪時(shí)，在發(fā)電主洞內(nèi)形成長約10倍主洞徑的動(dòng)水區(qū)，其后為靜長區(qū)。因此，要求分岔后發(fā)電主洞長度不宜小于10倍主洞的洞徑。若采用主洞泄洪、支洞發(fā)電的型式，單獨(dú)泄洪時(shí)，從試驗(yàn)中看出，流態(tài)與主洞發(fā)電基本相同，但由于發(fā)電支洞靜水頂撞較輕，回流強(qiáng)度較弱，其動(dòng)水區(qū)長度也減小了，故要求分岔后發(fā)電支洞長度不宜小于10倍支洞的洞徑。由此可見，采用主洞泄洪、支洞發(fā)電的布置形式，分岔段水流流態(tài)相對較好。另外，將泄洪洞出口收縮，是提高洞內(nèi)及岔尖壓力的一種有效措施。從目前有限的資料中可得出一個(gè)概念，在目前技術(shù)條件下，如體型基本合理，

47、為防止岔尖空蝕，主洞泄洪時(shí)，彳<0.85;支洞泄洪時(shí)，?<0.7較為合適（泄洪洞出口斷面積I”洞身斷面積J第四章橫斷面型式及尺寸第一節(jié)一般原則第4.1.1條本條涉及到高、低流速的界限問題。1963年蘇聯(lián)水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定流速大于10m/s的為高流速。我國1966年規(guī)范修編說明中提出，流速大約在10m/s以上時(shí)即有摻氣現(xiàn)象，黃河鹽鍋峽水電站導(dǎo)流泄水底孔進(jìn)水口頂部，在1960年過洪后出現(xiàn)了極為嚴(yán)重的空蝕破壞，實(shí)測進(jìn)水口斷面平均流速還不到15m/s（當(dāng)然破壞還有其它原因）。據(jù)調(diào)查，在低壓情況下，過水流速大于1420m/s時(shí)就有可能發(fā)生空蝕。根據(jù)以上資料分析，現(xiàn)考慮選取1620m/s作為

48、高、低流速的分界，當(dāng)大于16m/s的流速時(shí)即應(yīng)慎重，設(shè)計(jì)時(shí)需輔以必要的試驗(yàn)論證。第4.1.2條本條規(guī)定與“66部頒暫行規(guī)范”第23條相同。第4.1.3條對水工隧洞內(nèi)的水流狀態(tài)，總是希望呈現(xiàn)一種型式即有壓流或無壓流。如果遂洞內(nèi)出現(xiàn)明滿流交替，一般將要出現(xiàn)振動(dòng)、空蝕、磨損和動(dòng)水壓力,等作用，這對隧洞的過流能力、洞壁的受力狀態(tài)、隧洞周圍建筑物等都會(huì)產(chǎn)生不利影響。從國內(nèi)、外已建隧洞工程的運(yùn)行情況來看，由于發(fā)生明滿流交替而造成的危害實(shí)例還不少，如：印度巴克拉壩右岸導(dǎo)流隧洞在施工期間發(fā)生明滿流交替，沖毀閘門控制室及底部隔墻等處，造成廠房被沖，10人死亡，損失37.5萬ibo在國內(nèi)，如鹽鍋峽異流底孔，在工作

49、水頭31.08m時(shí)，發(fā)生明滿流轉(zhuǎn)換，將3m厚的混凝土墩洞穿，對工程造成嚴(yán)重影響。但國內(nèi)也有少數(shù)的隧洞如烏江渡、石頭河等工程的導(dǎo)流隧洞，雖曾發(fā)生明滿流過渡的工作情況，也未導(dǎo)致破壞。根據(jù)以上資料和調(diào)查的反映，提出了本條的規(guī)定。第二節(jié)橫斷面形狀第4.2.1條本條規(guī)定與“66部頒暫行規(guī)范”第24條相同。第4.2.2條在隧洞的軸線選擇中，如果由于某種原因洞軸線不能與最大主應(yīng)力方向平行或接近平行時(shí)，也可以改變隧洞的斷面幾何形狀或者控制其開挖順序，以達(dá)到圍巖自身的穩(wěn)定。隧洞圍巖的穩(wěn)定，是圍巖應(yīng)力重分布與圍巖強(qiáng)度之間對比關(guān)系的反映，當(dāng)圍巖應(yīng)力大于圍巖的屈服強(qiáng)度時(shí)，圍巖就要發(fā)生塑性變形，當(dāng)圍巖應(yīng)力大于圍巖的極限

50、強(qiáng)度時(shí)，圍巖就要發(fā)生破壞。為了保持圍巖的穩(wěn)定性，則必須調(diào)整和控制圍巖應(yīng)力重分布與圍巖強(qiáng)度之間的關(guān)系。但圍巖的強(qiáng)度性能是客觀存在的，難以對它調(diào)整，只能調(diào)整圍巖應(yīng)力。而圍巖應(yīng)力主要取決于巖體地應(yīng)力狀態(tài)和隧洞的斷面形狀和尺寸，這兩者中地應(yīng)力又是客觀存在的。因此，唯一可以調(diào)整的只是隧洞的斷面形狀和幾何尺寸。故在特定的地應(yīng)力場中，選擇一個(gè)合理的斷面形狀和幾何尺寸，對于降低圍巖應(yīng)力集中，改善圍巖受力條件，保持圍巖穩(wěn)定,具有重要的意義。這就是說可以用調(diào)整隧洞橫斷面的高寬比，來改善圍巖的受力條件。如果用仃出仃？=兀（o水平地應(yīng)力；-V垂直地應(yīng)力）來表示巖體中地應(yīng)力比值系數(shù),并根據(jù)值的大小把地應(yīng)力場劃分為=0,

51、0V2<1,和2>1三種類型，當(dāng)隧洞軸線平行于兩水平地應(yīng)力軸線之一時(shí)，由理論計(jì)算，模型試驗(yàn)可知：如在人>1的地應(yīng)力場中，即水平地應(yīng)力大的地應(yīng)力場=0的地應(yīng)力場中，即垂直地中，各種斷面形狀的寬度可以選的大一些，而高度可以低一些。反之，在應(yīng)力大的地應(yīng)力場中，寬度要盡量小一些，而高度要大一些。因此在選擇斷面形狀時(shí)，應(yīng)注意與地應(yīng)力場相適應(yīng)的關(guān)系。第4.2.3條水工隧洞中，在不同斷面之間應(yīng)設(shè)置漸變段。漸變段一般分?jǐn)U散段與收縮段兩種型式。當(dāng)漸變段前后兩端斷面的面積比一定時(shí)，擴(kuò)散長度增加，就可減少其擴(kuò)散角，因此就減少了水流與洞壁分離的程度，這樣由于水流與洞壁分離造成水流紊亂而引起的局部水頭

52、損失可大大降低，故擴(kuò)散段的圓錐角越小越好。相反，在收縮段水流始終充滿整個(gè)洞段，水流不會(huì)與洞壁分離，在斷面比不變情況下，收縮段長度逐漸增加，對局部水頭損失的影響較小，尤其在收縮角較小的情況下，其影響更小，所以收縮段不宜取得過長。漸變段的角度，據(jù)查：美國墾務(wù)局規(guī)定最大收縮或擴(kuò)散角限制不大于7左右。我們在編修工作中，對不同的角度，用可能收集到的方法，進(jìn)行了水頭損失比較計(jì)算，以計(jì)算結(jié)果看，其角度在4。10。范圍內(nèi)，水頭損失系數(shù)小。據(jù)調(diào)查，我國對漸變段一般采用直線規(guī)律變化的布置，將邊界的最大收縮率或擴(kuò)散率限制在1：8以內(nèi)，其長度以洞身直徑或洞高的1.52.0倍為宜，由工程運(yùn)用情況看，效果較好，試驗(yàn)得局部

53、水頭損失系數(shù)約為0.030.05。分析上列情況，規(guī)范中選用有壓隧洞圓錐角控制在6。10。為宜，其長度不宜小于1.52.0倍的洞徑（或洞寬）。在長隧洞中，若采用了多種斷面或襯砌型式，每種斷面或襯砌型式的洞段要有一定的長度，因?yàn)椴煌瑪嗝婊蛞r砌型式間的接頭漸變段不宜過多，否則會(huì)加大漸變段的局部水頭損失。第三節(jié)橫斷面尺寸第4.3.1條本條所列按有關(guān)規(guī)定系指1982年2月原電力工業(yè)部頒發(fā)的電力工程經(jīng)濟(jì)分析暫行條例及1981年12月25日的水電工程經(jīng)濟(jì)分析暫行條例（研究班討論稿）。第4.3.3條泄洪隧洞橫斷面尺寸的計(jì)算，在大流量、高流速情況下，并導(dǎo)致不利的水力現(xiàn)象（如：水位大幅度上升，淹沒斷面，形成真空，

54、明滿流過渡，不穩(wěn)定流狀態(tài)等)時(shí)，其斷面尺寸應(yīng)由水工模型試驗(yàn)加以論證。第4.3.6條本條規(guī)定除采用了“66部頒暫行規(guī)范”第25條的規(guī)定外，并增加了對通航過木的要求。第4.3.7條本條規(guī)定與“66部頒暫行規(guī)范”第26條相同。隧洞按無壓明流工作狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，為了防止發(fā)生滿流工作狀態(tài)，水面以上需留有足夠的空間余幅，它可以根據(jù)摻氣水深為標(biāo)準(zhǔn)來確定，也可以根據(jù)清水水深標(biāo)準(zhǔn)確定：1 .據(jù)了解，目前最大允許清水水深，有三種規(guī)定：(1)洞高的85%;(2)洞高的7/8;表4-3-7水面線以上空間余幅工程實(shí)例表國家工程名稱隧洞斷面最大流速(m/s)空間余幅印度巴克拉45.80.51洞高美國包爾德45.80.64洞高美國俄馬洞徑7.5m50.00.44洞局美國更尾斜洞12.35m48.800.25洞高水平洞9.75m中國毛家村33.00.35洞高中國劉家峽13.5mx13.5m4050(斜洞段)0.25洞高8mx12.9m中國馮家山7.2mx11m29.6摻氣后0.2洞局中國烏江渡9亦2.6m21.630.0摻氣后0.2洞局中國流溪河摻氣后0.157洞高中國陸渾水庫摻氣后18.5%隧洞全面積中國紅山水庫摻氣后29%t洞全面積(3)過水?dāng)嗝嬲妓矶磾嗝娴?5%。(1)、(3)兩種都引用于以往的幾次規(guī)范中。2 .摻氣后水面線以上的余幅問題：(1)洞高的15%25%;(2)隧