水工隧洞-水工隧洞構(gòu)造（水工建筑物課件）

水工隧洞與壩下涵管設(shè)計(jì)溪洛渡右岸導(dǎo)流洞烏江發(fā)電引水隧洞溪洛渡水電站左岸泄洪洞小浪底多級(jí)孔板消能泄洪洞小浪底排沙洞小灣大壩左岸的泄洪洞進(jìn)口本項(xiàng)目包括以下教學(xué)內(nèi)容水工隧洞的構(gòu)造與布置水工隧洞的認(rèn)知作用在水工隧洞襯砌上的荷載壩下涵管的認(rèn)知圓形有壓隧洞的結(jié)構(gòu)計(jì)算水工隧洞與壩下涵管設(shè)計(jì)水工隧洞的布置與構(gòu)造（1）能正確理解水工隧洞的線路選擇原則和方法；（2）能夠初步擬定隧洞各組成部分的尺寸；（3）能夠正確使用設(shè)計(jì)規(guī)范、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；

（1）掌握水工隧洞的線路選擇的原則和影響因素；（2）掌握水工隧洞的工程布置要求；（3）掌握水工隧洞各組成部分的形式和構(gòu)造。（1）按時(shí)到課，遵守課堂紀(jì)律，回答問(wèn)題；（2）認(rèn)真練習(xí)布置任務(wù)，按時(shí)上交作業(yè)；（3）認(rèn)真完成預(yù)習(xí)任務(wù)。知識(shí)目標(biāo)技能目標(biāo)態(tài)度目標(biāo)1.水工隧洞的線路選擇原則和工程布置4.課堂小結(jié)與訓(xùn)練點(diǎn)評(píng)5.作業(yè)布置3.案例訓(xùn)練2.水工隧洞各組成部分的構(gòu)造

姓名問(wèn)題回答情況成績(jī)XXX(1)XXX(3)XXX(2)XXX(1)XXX(2)（2）（3）水工隧洞與泄水孔的區(qū)別？水工隧洞的特點(diǎn)？按承擔(dān)的任務(wù)水工隧洞分哪幾類？黃河小浪底工程中有哪幾類水工隧洞？

（1）水工隧洞線路原則？（2）水工隧洞選擇方法？

隧洞為什么線路是這樣的？一、水工隧洞的線路選擇隧洞的選線則是隧洞布置得首要問(wèn)題，直接關(guān)系到施工期限，工程造價(jià)及工程運(yùn)行的可靠性。

一般原則：直、短、水流平順、安全經(jīng)濟(jì)。地質(zhì)條件

構(gòu)造簡(jiǎn)單，巖體堅(jiān)固完整，地下水微弱，盡量避開(kāi)斷層及構(gòu)造破碎帶。

洞線要與巖層層面、破碎帶、節(jié)理面有較大的交角，不小于45°；高地應(yīng)力區(qū)，隧洞的軸線與最大水平正應(yīng)力方向一致。進(jìn)出口應(yīng)為覆蓋層或風(fēng)化層較淺，巖石堅(jiān)固完整的陡坡地段。（1）平面上盡量直線布置，R>5D，轉(zhuǎn)角小于60°；地形條件（2）應(yīng)有足夠的埋置深度h。當(dāng)埋置深度不足時(shí)：

1.不能很好地利用彈性抗力；2.漏水的隧洞h小會(huì)影響壩體的穩(wěn)定性；

3.爆破時(shí)h小對(duì)壩基穩(wěn)定不利；一般要求：

h>(2-3)D出口水流與下游河道順暢銜接，以減輕對(duì)河岸的沖刷，出口距壩址應(yīng)有一段距離，150-200m，以防沖刷壩腳。水流條件進(jìn)口水流平順、均勻，流態(tài)良好；

運(yùn)輸出渣要求底坡i=3-5‰

不宜超過(guò)10‰，不宜做成平坡、反坡；出口處設(shè)反坡時(shí)，應(yīng)考慮維修時(shí)的排水措施。施工條件（1）隧洞縱坡應(yīng)滿足施工、水流條件以及運(yùn)行、維修的要求。無(wú)壓洞：i>i臨界，以防在洞內(nèi)產(chǎn)生水躍。(2)長(zhǎng)隧洞需增設(shè)施工支洞、斜洞或豎井；以增加工作面，加快施工進(jìn)度，便于通風(fēng)。進(jìn)口段出口段工程實(shí)例：流溪河水電站泄洪隧洞水流順暢，進(jìn)流均勻，出流平穩(wěn)，下泄安全。

1.進(jìn)口高程要求隧洞進(jìn)口高程應(yīng)根據(jù)隧洞用途及實(shí)際運(yùn)用要求確定。原則：★灌溉隧洞★發(fā)電引水隧洞頂部高程：★排沙洞保證引入設(shè)計(jì)流量，盡量與灌區(qū)布置在同一側(cè)。與發(fā)電洞、灌溉洞布置在附近，且高程低于淤沙高程。底部高程：位于水庫(kù)最低工作水位以下0.5~1.0m。高出水庫(kù)的淤沙高程1.0m。引水高程，自流灌溉。較低但不必在水庫(kù)底部，既滿足運(yùn)用要求,又減輕作用荷載。利于閘門(mén)開(kāi)啟。小浪底3條孔板泄洪洞就是這種形式?！锓趴账畮?kù)導(dǎo)流洞★泄水洞與導(dǎo)流洞可改造成“龍?zhí)ь^”。黃河小浪底工程隧洞進(jìn)口高程示意圖與溢洪道相似，隧洞代替了泄槽，無(wú)壓洞進(jìn)口流量大，洞內(nèi)流量小。

表孔溢流式深式進(jìn)口式

與底孔相似，根據(jù)洞的類型可為有壓，也可無(wú)壓。

表孔溢流式深式進(jìn)口式

應(yīng)保證下泄安全、出流平穩(wěn)。對(duì)有壓隧洞出口斷應(yīng)適當(dāng)收縮，以保持洞壁有較大的正壓。隧洞沿程體形無(wú)急劇變化：A出=（85%~90%）A洞隧洞沿程體形變化較多：A出=（80%~85%）A洞特點(diǎn)：1.有壓洞2.無(wú)壓洞特點(diǎn)：布置：有均勻的內(nèi)水壓力，流態(tài)穩(wěn)定。地質(zhì)條件好或有彎曲段時(shí)，可布置有壓洞。布置：沒(méi)有均勻的內(nèi)水壓力，流態(tài)復(fù)雜。地質(zhì)條件差，無(wú)彎曲段，可布置成無(wú)壓洞?？v坡與進(jìn)出口高程有關(guān)。要求最不利條件下洞頂有2m水頭的壓力，全線洞頂≥2m的壓力水頭。宜采用順坡，不宜平坡和逆坡，以便檢修排水。0.3‰～1‰。如果洞線短，可采用平坡；渠道上的隧洞縱坡應(yīng)大于渠道縱坡，防止洞內(nèi)泥沙淤積。下游水位較高時(shí)，要防止洞內(nèi)產(chǎn)生水躍。★無(wú)壓洞:i>ik，陡坡＞0.2％，泄洪洞i=0.01左右?！镉袎憾矗盒顾矶矗话阍O(shè)兩道閘門(mén)，即工作閘門(mén)和檢修閘門(mén)。

設(shè)置于進(jìn)口段，用來(lái)?yè)跛驒z修，靜水中啟閉動(dòng)水中關(guān)閉，靜水開(kāi)啟。調(diào)節(jié)流量，封閉孔口，動(dòng)水中起閉。可設(shè)置于進(jìn)口、中間任意部位、出口位置。檢修閘門(mén)：工作閘門(mén)：工作閘門(mén)位置有壓隧洞布置在隧洞出口處無(wú)壓隧洞布置在隧洞進(jìn)口處工作閘門(mén)布置于進(jìn)口工作閘門(mén)布置于出口（1）泄洪洞與導(dǎo)流洞合一布置（2）泄洪洞與發(fā)電洞合一布置（3）其他任務(wù)隧洞合一布置例如：“龍?zhí)ь^”布置方式一是主洞泄洪、支洞發(fā)電；二是主洞發(fā)電、岔洞泄洪。例如：發(fā)電與灌溉隧洞合一布置，導(dǎo)流洞改建為排沙洞等。發(fā)電與灌溉隧洞合一布置，水輪機(jī)尾水后接灌溉渠道，利用發(fā)電尾水進(jìn)行灌溉。由于發(fā)電是經(jīng)常性的，而灌溉用水是季節(jié)性的，所以應(yīng)在發(fā)電尾水的后面設(shè)置一棄水設(shè)施，將不需灌溉時(shí)的發(fā)電尾水排入下游河道。劉家峽泄洪隧洞響洪甸泄洪洞（一）進(jìn)口建筑物的形式一、進(jìn)口段的形式和構(gòu)造豎井式塔式斜坡式岸塔式組合式優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不受風(fēng)浪和冰的影響，抗震及穩(wěn)定性好等。

缺點(diǎn)：豎井開(kāi)挖困難，檢修門(mén)前一段隧洞檢修不便。

適用：河岸巖石堅(jiān)固，開(kāi)鑿豎井無(wú)塌方危險(xiǎn)。濕井：壓力洞平面閘門(mén)的豎井，關(guān)門(mén)后有水；干井：無(wú)壓洞弧形閘門(mén)的豎井，關(guān)門(mén)后無(wú)水。豎井式塔式斜坡式岸塔式組合式豎井式塔式斜坡式岸塔式組合式布置比較緊湊，閘門(mén)開(kāi)啟比較方便可靠。豎井式塔式斜坡式岸塔式組合式岸坡巖石較差，覆蓋層較薄，不宜修建靠岸進(jìn)口建筑物的情況。塔的結(jié)構(gòu)形式有封閉式和框架式兩種。適用：受風(fēng)浪、冰、地震的影響大，穩(wěn)定性相對(duì)較差，需要較長(zhǎng)的工作橋。

缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：豎井式塔式斜坡式岸塔式組合式豎井式塔式斜坡式岸塔式組合式靠在山體開(kāi)挖后洞口巖坡上的進(jìn)水塔，根據(jù)巖坡的穩(wěn)定情況，塔身可以是直立的或傾斜的。穩(wěn)定性比塔式好，造價(jià)比塔式省，施工方便，地形、地質(zhì)條件許可時(shí)優(yōu)先選用。豎井式塔式斜坡式岸塔式組合式若傾斜，閘門(mén)也斜，啟門(mén)力增加，不易靠自重關(guān)閉閘門(mén)。缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：適用：豎井式塔式斜坡式岸塔式組合式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工、安裝方便，穩(wěn)定性好，工程量小。豎井式塔式斜坡式岸塔式組合式斜坡式進(jìn)口一般只用于中、小型工程，或只用于安裝檢修閘門(mén)的進(jìn)口。適用：由于閘門(mén)傾斜，閘門(mén)不易依靠自重下降，閘門(mén)面積加大。缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：斜坡式進(jìn)口建筑物豎井式塔式斜坡式岸塔式組合式豎井式塔式斜坡式岸塔式組合式進(jìn)口段的組成進(jìn)水喇叭口閘門(mén)室漸變段通氣孔平壓管攔污柵流線型，水流平順，不產(chǎn)生有害負(fù)壓，水頭損失要小。體型：平底板，頂板與側(cè)墻采用四分之一橢圓。a——長(zhǎng)半軸；b——短半軸；對(duì)于頂板曲線，可用H/3，對(duì)于頂板曲線，約等于閘門(mén)處的孔口高度H，對(duì)于邊墻曲線，約等于閘門(mén)處的孔口寬度B；原則：為了增加隧洞靜水壓力，常在進(jìn)口段頂部設(shè)置壓坡。深式無(wú)壓隧洞進(jìn)水口，常用短管型壓力段。進(jìn)口段洞頂壓坡布置為近似1/4橢圓曲面；直線段（緩）直線段1:4，1:5，1:6壓坡段，長(zhǎng)度應(yīng)滿足塔頂啟閉機(jī)布置，閘門(mén)檢修的要求1:4.5，1:5.5，1:6.5EF段：BC段：AB段：L段：通氣孔承擔(dān)著補(bǔ)齊、排氣雙重任務(wù)。在工作閘門(mén)快速關(guān)閉時(shí)承擔(dān)補(bǔ)氣作用，以防產(chǎn)生負(fù)壓，穩(wěn)定流態(tài)，避免閘門(mén)振動(dòng)。

檢修時(shí)，檢修門(mén)下放洞內(nèi)補(bǔ)氣，檢修完畢，平壓管充水，通氣孔排氣。①通氣孔進(jìn)口必須單獨(dú)設(shè)置，以便不影響正常工作。②通氣孔在洞內(nèi)的出口應(yīng)在洞頂最高處，閘門(mén)下游側(cè)任何流態(tài)都能充分通氣。③通氣孔設(shè)計(jì)要應(yīng)盡量順直，使用時(shí)避免通氣孔阻塞。為了減小檢修門(mén)的啟門(mén)力，在檢修門(mén)與工作門(mén)間設(shè)平壓管，與水庫(kù)相通，使檢修門(mén)能在靜水中開(kāi)啟。平壓管布置面積由充水時(shí)間決定。進(jìn)口處的攔污柵是為了防止水庫(kù)中的漂浮物進(jìn)入隧洞而設(shè)置。泄水隧洞一般不設(shè)攔污柵；

溪洛渡水電站左岸進(jìn)水口攔污柵引水發(fā)電的有壓隧洞進(jìn)口應(yīng)設(shè)置較密的細(xì)格柵。閘門(mén)斷面為矩形斷面需漸變?yōu)槎瓷矶蔚膱A型或城門(mén)洞形。需設(shè)漸變段。漸變段的長(zhǎng)度約為1.5~2倍洞徑收縮率小于1：5－1：8。（1）漸變段a.設(shè)弧形門(mén)情況：

需門(mén)槽，槽中有回流，易空化、振動(dòng)等；啟門(mén)力大；止水設(shè)在后部，門(mén)井內(nèi)有水稱為“濕井”。不需門(mén)槽，水流平順，啟門(mén)力小，應(yīng)力集中嚴(yán)重；止水設(shè)在前部，后部無(wú)水無(wú)壓力；稱為“干井”。

b.設(shè)平板閘門(mén)情況：（2）閘門(mén)室1、無(wú)壓洞斷面形式（一）洞身斷面形式及尺寸無(wú)壓洞常為城門(mén)洞形，頂拱中心角90°-180°之間，斷面高寬比為1-1.5。當(dāng)?shù)刭|(zhì)圍巖差、地下水壓力大時(shí)，可采用圓形斷面。當(dāng)側(cè)向圍巖壓力較大時(shí)，也采用馬蹄形斷面。斷面尺寸主要由泄流能力及洞內(nèi)水面線確定；洞身斷面形式：無(wú)壓洞馬蹄形斷面城門(mén)洞形斷面為了保證洞內(nèi)是無(wú)壓流狀態(tài)，水面以上應(yīng)有足夠的凈空。①流速較低、通氣良好的隧洞：A空≥15%A洞且h空≥0.4m②流速較高應(yīng)考慮摻氣和沖擊波，且A空=（15%~25%）A洞當(dāng)洞內(nèi)的水流流速大于15~20m/s時(shí)，應(yīng)考慮由于高速水流引起的摻氣和沖擊波的影響。沖擊波波峰高不應(yīng)超過(guò)城門(mén)洞形斷面的直墻范圍。常采用圓形斷面，圓形斷面流態(tài)好，受力條件好，過(guò)水力強(qiáng)。

為減免空蝕，可通過(guò)縮小出口面積增加壓力。

為保證洞內(nèi)處于有壓流態(tài)，由能量方程求出壓坡線，洞頂一般保持2m以上的余幅。有壓隧洞的泄流能力按管流公式計(jì)算：式中：μ——考慮進(jìn)口段局部水頭損失的流量系數(shù)，約為0.9；

ω——工作閘門(mén)處的孔口面積，m2H——作用水頭，m為了保證洞內(nèi)一直為有壓狀態(tài)，在隧洞出口設(shè)置壓坡段和閘門(mén)。隧洞最小尺寸圓形斷面：

非圓形斷面：

寬×高D≥2m≥1.8×2m圓形斷面襯砌是指沿開(kāi)挖洞壁而做的人工護(hù)壁，主要作用是：⑥滿足環(huán)境保護(hù)的要求。⑤平整圍巖，減小表面糙率，增大過(guò)流能力；④保護(hù)圍巖免受水流、空氣、溫度、干濕變化等的沖蝕破壞作用；③防止?jié)B漏；②根據(jù)需要，承受圍巖壓力、內(nèi)水壓力和其它荷載；①阻止圍巖變形的發(fā)展，保證圍巖的穩(wěn)定；作用：?jiǎn)螌诱w混凝土襯砌厚度不宜小于20cm，漿砌石襯砌厚度一般不小于50cm。適用于：水頭低、巖層較好的情況減糙但不承載，防止?jié)B漏，風(fēng)化作用：適用于：隧洞為受力襯砌。承載、減糙、防沖防滲等；中等地質(zhì)條件、斷面較大、水頭較高的情況?；疽髥螌愉摻罨炷烈r砌厚度不宜小于30cm；采用配有Ⅱ、Ⅲ級(jí)鋼筋的鋼筋混凝土襯砌時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C20。

當(dāng)隧洞采用不承載混凝土襯砌或采用配有Ⅰ級(jí)鋼筋的鋼筋混凝土襯砌時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C15；雙層鋼筋混凝襯砌土厚度不宜小于40cm；錨噴襯砌是利用錨桿和噴混凝土加固圍巖的總稱。根據(jù)不同的工程地質(zhì)條件和對(duì)支護(hù)的要求，可以單獨(dú)或聯(lián)合使用，還可在噴層中加設(shè)鋼筋網(wǎng)。

糙率較大，施工質(zhì)量難以控制，有可能引起滲漏及沖蝕。能及時(shí)對(duì)圍巖進(jìn)行加固，充分發(fā)揮圍巖的自承作用，可節(jié)省材料和勞力，降低造價(jià)等。優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：可以有效地限制圍巖的變形發(fā)展，改善支護(hù)的受力條件。混凝土在噴射壓力下，部分砂漿滲入圍巖的節(jié)理、裂隙，可以重新膠結(jié)松動(dòng)巖塊，能起到加固圍巖、堵塞滲水通道、填補(bǔ)缺陷的作用。

要求：厚度：砼強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C20；最小厚度不應(yīng)低于5cm；最大厚度不宜大于20cm。①噴混凝土支護(hù)：②錨桿支護(hù)：利用錨桿可將不穩(wěn)定的巖塊錨固于穩(wěn)定的巖體上(懸吊作用）對(duì)層狀圍巖，垂直于層面布置的錨桿起組合作用，可將巖層組合起來(lái)形成“組合梁”；（組合作用）對(duì)于軟弱巖體通過(guò)系統(tǒng)布置的錨桿，可以加固節(jié)理、裂隙和軟弱面，形成承重環(huán)，使圍巖變形受到約束，達(dá)到圍巖自承狀態(tài)。（固結(jié)作用）②錨桿支護(hù)：對(duì)軟弱、碎裂的圍巖，可加設(shè)一層鋼筋網(wǎng)，以改善圍巖應(yīng)力，使支護(hù)受力趨于均勻，提高噴層的整體性及強(qiáng)度，并可減少溫度裂縫。此種支護(hù)，用于強(qiáng)度不高和穩(wěn)定性較差的巖體。③噴混凝土錨桿聯(lián)合支護(hù)：④噴錨加鋼筋網(wǎng)支護(hù)：廣東省韶關(guān)市樂(lè)昌峽水利樞紐排水洞工程：進(jìn)出口明挖全部完成，完成土石方開(kāi)挖6750m3，C20噴錨襯砌，共用混凝土121m3。根據(jù)開(kāi)挖斷面周邊不同部位襯砌受力特點(diǎn)和運(yùn)用要求，采用襯砌材料組合而成。組合１：組合２：組合３：頂部拱用噴錨支護(hù)；邊墻、底板用混凝土頂部拱用砼；邊墻用漿砌石內(nèi)層用鋼板或鋼絲網(wǎng)噴漿；外層用砼或鋼筋砼適用于：砼的強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)不低于C30，施加預(yù)應(yīng)時(shí)襯砌砼的強(qiáng)度應(yīng)大于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%。優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：抵消拉應(yīng)力，減小襯砌厚度，增強(qiáng)抗裂等。工序多，施工繁瑣，技術(shù)要求高。高水頭圓形有壓隧洞。最小襯砌厚度不宜小于30cm，注漿壓力值不宜小于最大內(nèi)水壓力的2倍。施工工藝：襯砌分兩層，層間留有3~5cm空隙，以便灌漿預(yù)加應(yīng)力，灌漿用膨脹水泥，對(duì)層間襯砌預(yù)加應(yīng)力。

①壓漿式預(yù)應(yīng)力砼襯砌：

②環(huán)錨式預(yù)應(yīng)力砼襯砌：襯砌厚度應(yīng)根據(jù)運(yùn)行中襯砌的拉應(yīng)力小于砼允許拉應(yīng)力的原則決定，其最小厚度≥0.6m。縱縫——設(shè)在頂拱與邊墻、底板的交界處；橫縫(伸縮縫)——間距一般為6~12m；沉陷縫——設(shè)在地質(zhì)條件較差的斷層處或破碎帶處；一般情況下各類縫內(nèi)均應(yīng)設(shè)止水。①施工縫（臨時(shí)）間距由澆筑能力定（一般與伸縮縫、沉降縫合二為一）；橫向（垂直軸線）：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)力較小的部位。為防止混凝土干縮和溫度應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫，在相鄰分段間設(shè)有環(huán)向伸縮縫。②伸縮縫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決定，一般可采用6~12m。有壓隧洞需在縫中設(shè)止水。當(dāng)破碎帶較寬，為防止因不均勻沉降而開(kāi)裂，在襯砌厚度突變處，應(yīng)設(shè)沉降縫。

③沉降縫在進(jìn)口閘門(mén)室與漸變段、漸變段與洞身交接處以及襯砌的形式、厚度改變，也需要設(shè)置環(huán)向沉降縫。沉降縫的縫面不鑿毛，分布鋼筋也不穿過(guò)，但縫內(nèi)應(yīng)填1~2cm厚的瀝青油氈或其他填料。有壓隧洞還應(yīng)在縫內(nèi)設(shè)止水?？v向施工縫填充襯砌與圍巖之間的空隙，使之緊密結(jié)合，共同受力，改善傳力條件和減少滲漏?；靥罟酀{固結(jié)灌漿目的:灌漿范圍：頂拱中心角90°~120°；灌漿壓力：0.2~0.3Mpa；孔排距：2~6m；深度：深入圍巖10cm。加固圍巖，提高圍巖整體性，減小圍巖壓力，保證圍巖彈性抗力，減小滲漏。

回填灌漿固結(jié)灌漿目的:全斷面；灌漿范圍：灌漿壓力深度一般為0.4~1.0MPa或更大，對(duì)于有壓隧洞可用1.5~2.0倍內(nèi)水壓力；孔排距孔排距2~4m，每排不少于6孔，對(duì)稱布置，相鄰斷面錯(cuò)開(kāi)列；灌漿孔一般深入巖石2~5m，有時(shí)可達(dá)l0m，或?yàn)?.5D固結(jié)灌漿應(yīng)在回填灌漿7~14d之后進(jìn)行?；靥罟酀{固結(jié)灌漿目的降低作用在襯砌外壁上的外水壓力。有壓隧洞排水布置圖對(duì)于有壓圓形隧洞，外水壓力一般不控制襯砌設(shè)計(jì)。當(dāng)外水位很高，對(duì)襯砌設(shè)計(jì)起控制作用時(shí)設(shè)置。在襯砌底部外側(cè)設(shè)縱向排水管，通至下游。必要時(shí)，還可增設(shè)環(huán)向排水槽，每隔6~8m設(shè)一道，收集的滲水匯集后由縱向排水暗管排向下游。

（1）有壓隧洞排水（2）無(wú)壓隧洞排水

洞內(nèi)水面線以上設(shè)置排水孔孔距與排距：2~4m；

洞內(nèi)水面線以下也有設(shè)置排水孔（劉家峽電站導(dǎo)流洞）：隧洞放空后，底板及側(cè)墻難以滿足抗浮要求時(shí)設(shè)置?？咨睿?~4m；無(wú)壓隧洞排水布置圖（一）出口段結(jié)構(gòu)體型出口處設(shè)閘門(mén)，因此設(shè)閘室，用以布置閘門(mén)及相應(yīng)的啟閉備，門(mén)前設(shè)漸變段，門(mén)后接消能設(shè)施。出口處無(wú)閘門(mén)，因此其型式相對(duì)簡(jiǎn)單，僅設(shè)門(mén)框，以防洞臉及其上部巖體崩塌，洞身直接與消能設(shè)施相連。1、有壓隧洞：2、無(wú)壓隧洞：（a）有壓隧洞；（b）無(wú)壓隧洞1—?jiǎng)偺荩?—混凝土壓重；3—啟閉機(jī)室1、挑流消能2、底流消能3、窄縫式挑坎消能4、孔板消能挑流消能底流消能突擴(kuò)消能窄縫消能挑流消能底流消能突擴(kuò)消能窄縫消能挑流消能底流消能突擴(kuò)消能窄縫消能在有壓隧洞中設(shè)置孔板，利用突然收縮和擴(kuò)散時(shí)的漩滾流態(tài)，水流內(nèi)部產(chǎn)生摩擦和碰撞，消減大量能量，動(dòng)能轉(zhuǎn)化成熱能，達(dá)到消能的目的。挑流消能底流消能突擴(kuò)消能窄縫消能黃河小浪底水利樞紐洞中孔板消能挑流消能底流消能突擴(kuò)消能窄縫消能一、無(wú)壓隧洞斷面尺寸計(jì)算某水利樞紐工程為大（2）型工程，主要建筑物按2級(jí)建筑物設(shè)計(jì)。該工程設(shè)計(jì)洪水流量為3500m3/s，校核洪水流量為4700m3/s，均由左岸泄洪隧洞與右岸溢洪隧洞共同承擔(dān)。左岸泄洪隧洞為深式進(jìn)水口明流洞，由導(dǎo)流洞改建而成，其設(shè)計(jì)流量為1900m3/s，校核流量為2500m3/s，隧洞全長(zhǎng)650m。緩坡段縱坡坡率i=0.015。右岸溢洪隧洞進(jìn)口由引渠段、溢流堰（水頭20）、陡坡段（1：2）、緩坡段（1：100）及出口挑流鼻坎組成。其設(shè)計(jì)流量為1600m3/s，校核流量為2200m3/s，溢洪隧洞全長(zhǎng)為390m。泄水建筑物的最大落差為105m。試確定左岸泄洪隧洞的洞身斷面尺寸。洞身段均為混凝土（抹面）襯砌，其厚度為1~1.5m。（1）先確定洞身斷面型式。由于泄洪隧洞為無(wú)壓隧洞，確定洞身斷面為圓拱直墻型斷面。（2）糙率n。由于是混凝土（抹面）襯砌，選n=0.013（3）確定過(guò)水?dāng)嗝娉叽?。假設(shè)隧洞過(guò)水?dāng)嗝娴膶捀弑龋杭僭O(shè)隧洞過(guò)水?dāng)嗝娴膶捀弑龋篵/h=1.0，b=10m則經(jīng)過(guò)校核，斷面的實(shí)際過(guò)流能力為Q0=2102m3/s設(shè)計(jì)流量為Q=1900m3/s，滿足要求。；取近似取高寬比：H/B=1.0~1.5需滿足的條件：在摻氣水面以上的空間，一般為斷面面積的15％~25％。圓拱的中心角為900~1800。取斷面的寬×高＝10×15m。斷面尺寸如圖示：Q校=2500m3/s，通過(guò)計(jì)算，直墻段斷面能通過(guò)的流量為2856m3/s滿足要求。（一）工程概況地下引水發(fā)電系統(tǒng)洞室群規(guī)模巨大，技術(shù)難度高。由于左岸存在不利的地質(zhì)構(gòu)造，為減少對(duì)左岸巖體擾動(dòng)的不利影響、為左岸拱壩基礎(chǔ)處理提供便利及避免施工干擾，引水發(fā)電系統(tǒng)及泄洪洞均布置在右岸。錦屏一級(jí)水電站位于四川省涼山彝族自治州鹽源縣和木里縣境內(nèi)，是雅礱江干流上的重要梯級(jí)電站，其下游梯級(jí)為錦屏二級(jí)、官地、二灘和桐子林水電站。錦屏一級(jí)水電站樞紐由擋水、泄水及消能、引水發(fā)電等永久性建筑物組成。泄洪洞進(jìn)口布置在普斯羅溝下游壁，緊靠廠房進(jìn)水口右側(cè)。進(jìn)口設(shè)事故檢修門(mén)和通氣孔，進(jìn)水口底高程1830.00m。鑒于檢修門(mén)的運(yùn)行及設(shè)計(jì)要求，進(jìn)口流道斷面及孔口為窄深式，孔口尺寸為12.00m×15.00m（寬×高），進(jìn)水塔沿水流向長(zhǎng)25.00m，后接有壓隧洞。有壓洞由直段和平面彎段組成，總長(zhǎng)560.19m，縱坡0.00934。后接弧形工作閘門(mén)室。泄洪洞出口洞身段洞軸線方位為NW0°，根據(jù)泄洪洞出口方位與下游河道的關(guān)系，挑流鼻坎采用斜切挑坎。工作閘門(mén)室安裝弧形工作閘門(mén)，孔口尺寸13.00m×10.50m（寬×高），閘室后接無(wú)壓隧洞段。無(wú)壓隧洞段始于弧形工作閘門(mén)室后，由上直坡段、渥奇曲線段、斜坡連接段、反弧曲線段以及下直坡段等組成，無(wú)壓洞斷面尺寸為13.00m×16.00m（寬×高），斷面形式為圓拱直墻型。錦屏一級(jí)泄洪洞進(jìn)水口采用岸塔式，底板高程1830.00m，開(kāi)挖底高程1825.00m。進(jìn)水塔頂高程1886.00m，塔體底部順?biāo)飨蜷L(zhǎng)25.00m，寬25.00m，塔高61.00m。塔內(nèi)設(shè)一事故檢修閘門(mén)和通氣孔，其后流道與泄洪洞漸變段相接。進(jìn)口到檢修閘門(mén)前的整個(gè)短管，過(guò)水?dāng)嗝嫜爻讨鸩娇s小，為頂、側(cè)三面收縮喇叭口體型。頂曲線和側(cè)曲線均采用橢圓曲線，頂曲線方程：側(cè)曲線方程：進(jìn)水口結(jié)構(gòu)有壓段結(jié)構(gòu)消能段結(jié)構(gòu)無(wú)壓段結(jié)構(gòu)進(jìn)水口結(jié)構(gòu)有壓段結(jié)構(gòu)消能段結(jié)構(gòu)無(wú)壓段結(jié)構(gòu)進(jìn)水口結(jié)構(gòu)有壓段結(jié)構(gòu)消能段結(jié)構(gòu)無(wú)壓段結(jié)構(gòu)進(jìn)水口結(jié)構(gòu)有壓段結(jié)構(gòu)消能段結(jié)構(gòu)無(wú)壓段結(jié)構(gòu)泄洪洞進(jìn)口進(jìn)水口結(jié)構(gòu)有壓段結(jié)構(gòu)消能段結(jié)構(gòu)無(wú)壓段結(jié)構(gòu)進(jìn)口漸變段長(zhǎng)25.00m，將12.00m×15.00m（寬×高）孔口漸變至直徑14.50m的圓形洞。彎段轉(zhuǎn)彎半徑150.00m，圓心角62.5°，彎段后直洞長(zhǎng)約100m，末端為圓變方壓坡連接段，壓坡連接段長(zhǎng)度為25.00m，將直徑14.50m的圓形洞漸變至13.00m×10.50m（寬×高），后接弧形工作閘門(mén)室。進(jìn)水口結(jié)構(gòu)有壓段結(jié)構(gòu)消能段結(jié)構(gòu)無(wú)壓段結(jié)構(gòu)泄洪洞有壓洞由直段和平面彎段組成，總長(zhǎng)560.19m，縱坡0.00934。漸變段剖面圖進(jìn)水口結(jié)構(gòu)有壓段結(jié)構(gòu)消能段結(jié)構(gòu)無(wú)壓段結(jié)構(gòu)進(jìn)水口結(jié)構(gòu)有壓段結(jié)構(gòu)消能段結(jié)構(gòu)無(wú)壓段結(jié)構(gòu)無(wú)壓隧洞段始于弧形工作閘門(mén)室后，由上直坡段、渥奇曲線段、斜坡連接段、反弧曲線段以及下直坡段等組成，無(wú)壓洞斷面尺寸為13.00m×16.00m（寬×高），斷面形式為圓拱直墻型。進(jìn)水口結(jié)構(gòu)有壓段結(jié)構(gòu)消能段結(jié)構(gòu)無(wú)壓段結(jié)構(gòu)進(jìn)水口結(jié)構(gòu)有壓段結(jié)構(gòu)消能段結(jié)構(gòu)無(wú)壓段結(jié)構(gòu)進(jìn)水口結(jié)構(gòu)有壓段結(jié)構(gòu)消能段結(jié)構(gòu)無(wú)壓段結(jié)構(gòu)進(jìn)水口結(jié)構(gòu)有壓段結(jié)構(gòu)消能段結(jié)構(gòu)無(wú)壓段結(jié)構(gòu)進(jìn)水口結(jié)構(gòu)有壓段結(jié)構(gòu)消能段結(jié)構(gòu)無(wú)壓段結(jié)構(gòu)重點(diǎn)：（1）水工隧洞的線路選擇；（2）水工隧洞的工程布置；

（3）水工隧洞各組成部分的形式及構(gòu)造。難點(diǎn)：（1）水工隧洞的線路選；（2）水工隧洞各組成部分的形式及構(gòu)造。作業(yè)：本章習(xí)題——基礎(chǔ)習(xí)題；技能訓(xùn)練題：根據(jù)所給資料，計(jì)算右岸溢洪洞洞身段的斷面尺寸問(wèn)題提示：要點(diǎn)要求全面，文字要求簡(jiǎn)潔，要綜合論述。課后拓展：

1、查閱溪洛渡水利樞紐工程隧洞布置及構(gòu)造；

2、查閱錦屏一、二級(jí)水利樞紐工程隧洞布置與構(gòu)造。

謝謝各位！水工隧洞洞身襯砌類型襯砌是指沿開(kāi)挖洞壁而做的人工護(hù)壁，主要作用是：⑥滿足環(huán)境保護(hù)的要求。⑤平整圍巖，減小表面糙率，增大過(guò)流能力；④保護(hù)圍巖免受水流、空氣、溫度、干濕變化等的沖蝕破壞作用；③防止?jié)B漏；②根據(jù)需要，承受圍巖壓力、內(nèi)水壓力和其它荷載；①阻止圍巖變形的發(fā)展，保證圍巖的穩(wěn)定；作用：平整襯砌的厚度由構(gòu)造決定。襯砌材料可為混凝土或噴混凝土、漿砌石等。1、平整襯砌（護(hù)面）:適用：水頭低、巖層較好的情況減糙但不承載，防止?jié)B漏，風(fēng)化襯砌按是否受力分為：平整襯砌（護(hù)面）與受力襯砌。2、受力襯砌作用：與圍巖一起承受荷載、減小糙率、防止?jié)B漏，風(fēng)化等；作用：適用于：承載、減糙、防沖防滲等；中等地質(zhì)條件、斷面較大、水頭較高的情況?；疽髥螌愉摻罨炷烈r砌厚度不宜小于30cm；采用配有Ⅱ、Ⅲ級(jí)鋼筋的鋼筋混凝土襯砌時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C20。

當(dāng)隧洞采用不承載混凝土襯砌或采用配有Ⅰ級(jí)鋼筋的鋼筋混凝土襯砌時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C15；雙層鋼筋混凝襯砌土厚度不宜小于40cm；錨噴襯砌是利用錨桿和噴混凝土加固圍巖的總稱。根據(jù)不同的工程地質(zhì)條件和對(duì)支護(hù)的要求，可以單獨(dú)或聯(lián)合使用，還可在噴層中加設(shè)鋼筋網(wǎng)。

糙率較大，施工質(zhì)量難以控制，有可能引起滲漏及沖蝕。能及時(shí)對(duì)圍巖進(jìn)行加固，充分發(fā)揮圍巖的自承作用，可節(jié)省材料和勞力，降低造價(jià)等。優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：可以有效地限制圍巖的變形發(fā)展，改善支護(hù)的受力條件?；炷猎趪娚鋲毫ο拢糠稚皾{滲入圍巖的節(jié)理、裂隙，可以重新膠結(jié)松動(dòng)巖塊，能起到加固圍巖、堵塞滲水通道、填補(bǔ)缺陷的作用。

要求：厚度：砼強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C20；最小厚度不應(yīng)低于5cm；最大厚度不宜大于20cm。

①噴混凝土支護(hù)：②錨桿支護(hù)：利用錨桿可將不穩(wěn)定的巖塊錨固于穩(wěn)定的巖體上(懸吊作用）對(duì)層狀圍巖，垂直于層面布置的錨桿起組合作用，可將巖層組合起來(lái)形成“組合梁”；（組合作用）對(duì)于軟弱巖體通過(guò)系統(tǒng)布置的錨桿，可以加固節(jié)理、裂隙和軟弱面，形成承重環(huán)，使圍巖變形受到約束，達(dá)到圍巖自承狀態(tài)。（固結(jié)作用）②錨桿支護(hù)：對(duì)軟弱、碎裂的圍巖，可加設(shè)一層鋼筋網(wǎng)，以改善圍巖應(yīng)力，使支護(hù)受力趨于均勻，提高噴層的整體性及強(qiáng)度，并可減少溫度裂縫。此種支護(hù)，用于強(qiáng)度不高和穩(wěn)定性較差的巖體。③噴混凝土錨桿聯(lián)合支護(hù)：④噴錨加鋼筋網(wǎng)支護(hù)：根據(jù)開(kāi)挖斷面周邊不同部位襯砌受力特點(diǎn)和運(yùn)用要求，采用襯砌材料組合而成。組合１：組合２：組合３：頂部拱用噴錨支護(hù)；邊墻、底板用混凝土頂部拱用砼；邊墻用漿砌石內(nèi)層用鋼板或鋼絲網(wǎng)噴漿；外層用砼或鋼筋砼適用于：要求：砼的強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)不低于C30，施加預(yù)應(yīng)時(shí)襯砌砼的強(qiáng)度應(yīng)大于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%。缺點(diǎn)：工序多，施工繁瑣，技術(shù)要求高。高水頭圓形有壓隧洞。最小襯砌厚度不宜小于30cm，注漿壓力值不宜小于最大內(nèi)水壓力的2倍。施工工藝：襯砌分兩層，層間留有3~5cm空隙，以便灌漿預(yù)加應(yīng)力，灌漿用膨脹水泥，對(duì)層間襯砌預(yù)加應(yīng)力。

①壓漿式預(yù)應(yīng)力砼襯砌：

②環(huán)錨式預(yù)應(yīng)力砼襯砌：襯砌厚度應(yīng)根據(jù)運(yùn)行中襯砌的拉應(yīng)力小于砼允許拉應(yīng)力的原則決定，其最小厚度≥0.6m。謝謝各位！水工隧洞洞身襯砌構(gòu)造和灌漿對(duì)于混凝土和鋼筋混凝土襯砌，需根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、施工方法、澆筑能力、構(gòu)造破碎帶位置及溫度收縮等因素進(jìn)行分縫，并對(duì)接縫處進(jìn)行處理。根據(jù)分縫位置：橫縫與縱縫根據(jù)分縫作用：沉降縫、溫度縫、施工縫分縫類型1、橫（環(huán)向）縫：根據(jù)澆筑能力和溫度收縮等因素確定，間距一般為6~12m；在地質(zhì)條件較差的斷層處或破碎帶處也應(yīng)設(shè)置橫向變形縫；底拱和邊、頂拱的環(huán)向縫不能錯(cuò)開(kāi)設(shè)置，否則襯砌結(jié)構(gòu)很可能變成環(huán)向不連續(xù)體；同時(shí)環(huán)向縫錯(cuò)開(kāi)會(huì)給止水布置造成很大困難，可能會(huì)造成不封閉止水。

1、橫（環(huán)向）縫：有壓隧洞需在縫中設(shè)止水。

1、橫（環(huán)向）縫：在進(jìn)口閘門(mén)室與漸變段、漸變段與洞身交接處以及襯砌的形式、厚度改變，也需要設(shè)置環(huán)向沉降縫。沉降縫的縫面不鑿毛，分布鋼筋也不穿過(guò)，但縫內(nèi)應(yīng)填1~2cm厚的瀝青油氈或其他填料。有壓隧洞還應(yīng)在縫內(nèi)設(shè)止水。

1、橫（環(huán)向）縫：2、縱縫——設(shè)在襯砌的拉、剪應(yīng)力較小部位。對(duì)于圓形隧洞：縱縫的部位與中心鉛直線的夾角為450；對(duì)于城門(mén)洞形隧洞：為便于施工，可將施工縫設(shè)在頂拱、邊墻交界附近。填充襯砌與圍巖之間的空隙，使之緊密結(jié)合，共同受力，改善傳力條件和減少滲漏?；靥罟酀{固結(jié)灌漿目的:灌漿范圍：頂拱中心角90°~120°；灌漿壓力：0.2~0.3Mpa；孔排距：2~6m；深度：深入圍巖10cm。加固圍巖，提高圍巖整體性，減小圍巖壓力，保證圍巖彈性抗力，減小滲漏。

回填灌漿固結(jié)灌漿目的:全斷面；灌漿范圍：灌漿壓力深度一般為0.4~1.0MPa或更大，對(duì)于有壓隧洞可用1.0~2.0倍內(nèi)水壓力；孔排距孔排距2~4m，每排不少于6孔，對(duì)稱布置，相鄰斷面錯(cuò)開(kāi)列；灌漿孔一般深入巖石2~5m，有時(shí)可達(dá)l0m，或?yàn)?.5D固結(jié)灌漿應(yīng)在回填灌漿7~14d之后進(jìn)行?；靥罟酀{固結(jié)灌漿某工程隧洞灌漿現(xiàn)場(chǎng)目的：降低作用在襯砌外壁上的外水壓力。有壓隧洞排水布置圖對(duì)于有壓圓形隧洞，外水壓力一般不控制襯砌設(shè)計(jì)。當(dāng)外水位很高，對(duì)襯砌設(shè)計(jì)起控制作用時(shí)設(shè)置。在襯砌底部外側(cè)設(shè)縱向排水管，通至下游。必要時(shí)，還可增設(shè)環(huán)向排水槽，每隔6~8m設(shè)一道，收集的滲水匯集后由縱向排水暗管排向下游。

1、有壓隧洞排水2、無(wú)壓隧洞排水

洞內(nèi)水面線以上設(shè)置排水孔孔距與排距：2~4m；

洞內(nèi)水面線以下也有設(shè)置排水孔（劉家峽電站導(dǎo)流洞）：隧洞放空后，底板及側(cè)墻難以滿足抗浮要求時(shí)設(shè)置。孔深：2~4m；無(wú)壓隧洞排水布置圖謝謝各位！水工隧洞洞身斷面形式及尺寸確定無(wú)壓洞常為城門(mén)洞形，頂拱中心角一般為90°～180°之間，當(dāng)垂直圍巖壓力較小時(shí)，可采用較小的中心角。1、洞身斷面形式斷面高寬比一般為1～1.5，水深變化大時(shí)，采用較大值。當(dāng)側(cè)向圍巖壓力較大時(shí)，也采用馬蹄形斷面。當(dāng)?shù)刭|(zhì)圍巖差、地下水壓力大時(shí)，可采用圓形斷面。根據(jù)明渠均勻流計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算。式中：----隧洞斷面過(guò)水流量；----隧洞過(guò)水?dāng)嗝婷娣e；----謝才系數(shù)；----過(guò)水?dāng)嗝嫠Π霃?----隧洞縱向坡度；①流速較低、通氣良好的隧洞：且當(dāng)洞內(nèi)的水流流速大于15～20m/s時(shí)，應(yīng)考慮由于高速水流引起的摻氣和沖擊波的影響。②流速較高應(yīng)考慮摻氣和沖擊波，摻氣水深：且摻氣水面以上的凈空面積一般為：公式中：----修正系數(shù)，一般為1.0～1.4s/m;----不摻氣情況下計(jì)算斷面的平均流速；----不摻氣水深。有壓隧洞由于內(nèi)水壓力較大，從水流條件（過(guò)水?dāng)嗝鏉裰茏钚。┘笆芰l件考慮，一般采用圓形斷面。圓形斷面流態(tài)好，受力條件好，過(guò)水能力強(qiáng)。當(dāng)圍巖條件較好，洞徑和內(nèi)水壓力都不大時(shí)，也可采用其他斷面形式，如馬蹄形斷面、蛋形斷面等。１、有壓隧洞斷面形式有壓隧洞的泄流能力按管流公式計(jì)算：式中：——考慮隧洞沿程阻力和局部阻力后的流量系數(shù)，約為0.9；——隧洞出口的斷面面積，；——作用水頭，隧洞沿程體形無(wú)急劇變化：隧洞沿程體形變化較多：對(duì)有壓隧洞出口斷面應(yīng)適當(dāng)收縮，以保持洞壁有較大的正壓。在隧洞出口處應(yīng)設(shè)有壓坡段，減小隧洞出口段面積，以保證洞內(nèi)水流始終處于有壓狀態(tài)，并要求在最不利運(yùn)行條件下，洞頂應(yīng)有2m以上的壓力水頭。圓形斷面：非圓形斷面：寬×高在確定隧洞斷面尺寸時(shí)，還應(yīng)考慮到洞內(nèi)施工和檢查維修等對(duì)最小尺寸的要求：謝謝各位！水工隧洞進(jìn)口段的組成及構(gòu)造進(jìn)水喇叭口