《抽水蓄能電站鋼筋混凝土岔管設(shè)計導(dǎo)則》

ICS27.140

P59

中國電力企業(yè)聯(lián)合會標(biāo)準(zhǔn)

PT/CEC202X-XXXX

抽水蓄能電站鋼筋混凝土岔管

設(shè)計導(dǎo)則

GuideforReinforcedConcreteBifurcationPipedesignof

PumpedStoragePowerStations

（征求意見稿）

202X-XX-XX發(fā)布202X-XX-XX實施

中國電力企業(yè)聯(lián)合會發(fā)布

前言

根據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會《關(guān)于印發(fā)2020年第二批中國電力企業(yè)聯(lián)合會標(biāo)準(zhǔn)制修訂計劃

的通知》（中電聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)〔2020〕183號）的要求，標(biāo)準(zhǔn)編制組經(jīng)廣泛調(diào)查研究，認(rèn)真總結(jié)實踐

經(jīng)驗，并在廣泛征求意見的基礎(chǔ)上，制定本標(biāo)準(zhǔn)。

本標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)內(nèi)容是：總則、術(shù)語、基本規(guī)定、岔管襯砌及布置、體型設(shè)計、結(jié)構(gòu)

設(shè)計、灌漿設(shè)計、開挖支護設(shè)計、監(jiān)測設(shè)計。

本標(biāo)準(zhǔn)由中國電力企業(yè)聯(lián)合會抽水蓄能標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會提出并歸口（CEC/TC03）。

本標(biāo)準(zhǔn)主編單位：中國電建集團華東勘測設(shè)計研究院有限公司

本標(biāo)準(zhǔn)參編單位：中國電建集團北京勘測設(shè)計研究院有限公司、國網(wǎng)新源控股有限公司

抽水蓄能技術(shù)經(jīng)濟研究院

本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：

本標(biāo)準(zhǔn)主要審查人：

本標(biāo)準(zhǔn)為首次發(fā)布。

執(zhí)行過程中如有意見或建議，請寄送中國電力企業(yè)聯(lián)合會標(biāo)準(zhǔn)化管理中心（地址：北京

市白廣路二條一號，郵編：100761）。

目次

1總則1

2術(shù)語2

3基本規(guī)定3

4岔管襯砌及布置4

4.1岔管襯砌型式4

4.2岔管布置4

5體型設(shè)計5

5.1體型參數(shù)5

5.2水力設(shè)計5

6結(jié)構(gòu)設(shè)計6

6.1結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原則6

6.2一般規(guī)定6

6.3作用和作用效應(yīng)組合7

6.4襯砌計算8

6.5構(gòu)造要求8

7灌漿設(shè)計10

8開挖支護設(shè)計11

9監(jiān)測設(shè)計12

本標(biāo)準(zhǔn)用詞說明13

引用標(biāo)準(zhǔn)名錄14

條文說明15

1

抽水蓄能電站鋼筋混凝土岔管設(shè)計導(dǎo)則

1總則

1.0.1為規(guī)范抽水蓄能電站鋼筋混凝土岔管的設(shè)計原則和技術(shù)要求，做到技術(shù)先進、安全適

用、經(jīng)濟合理，制定本標(biāo)準(zhǔn)。

1.0.2本標(biāo)準(zhǔn)適用于抽水蓄能電站鋼筋混凝土岔管設(shè)計。

1.0.3抽水蓄能電站鋼筋混凝土岔管設(shè)計，除應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)外，尚應(yīng)符合國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

的規(guī)定。

1

2術(shù)語

2.0.1鋼筋混凝土岔管reinforcedconcretebifurcationpipe

壓力管道分岔處的鋼筋混凝土管道，包括岔管主體及其主管和支管。

2.0.2岔管規(guī)模bifurcatedpipescale

岔管規(guī)模用HD值表示，H為岔管設(shè)計內(nèi)水壓力（m），D為岔管主管直徑（m）。

2.0.3分岔角bifurcationangle

每2個相交支管軸線的交角。

2.0.4錐頂角half-cone-apexangle

圓錐的軸與任意一條母線之間的夾角。

2.0.5最小覆蓋厚度準(zhǔn)則minimumoverburdencriterion

有壓隧洞巖體最小覆蓋厚度應(yīng)符合洞內(nèi)最大靜水壓力小于洞頂以上巖體重力的規(guī)定。

2.0.6最小地應(yīng)力準(zhǔn)則minimumgeostresscriterion

隧洞圍巖最小地應(yīng)力應(yīng)大于該點洞內(nèi)最大靜水壓力并有一定安全裕度的規(guī)定。

2.0.7滲透穩(wěn)定準(zhǔn)則seepagestabilitycriterion

在滲透水流作用下，不產(chǎn)生溶出性侵蝕、沖蝕性侵蝕等滲透破壞的規(guī)定。

2.0.8水力梯度hydraulicgradient

單位流程上水頭損失，亦為總水頭線坡度。

2.0.9水力劈裂hydraulicfracturing

由于水壓力升高，在巖體或土體中引起裂縫發(fā)生與擴展的物理現(xiàn)象。

2.0.10滲流-應(yīng)力耦合分析seepagestresscouplinganalysis

采用滲流場與應(yīng)力場耦合的非線性有限元計算分析方法。

2.0.11壓水試驗watertesting

利用水泵壓力，將清水壓入鉆孔試驗段，根據(jù)一定時間內(nèi)壓入的水量和施加壓力的關(guān)系，

計算巖體相對透水性和了解裂隙發(fā)育程度的試驗。

2.0.12呂榮Lugeon

透水率單位，表示在1MPa壓力下，每米試段每分鐘壓入巖體的水量，水量以升計。

2

3基本規(guī)定

3.0.1鋼筋混凝土岔管位置及體型應(yīng)根據(jù)廠區(qū)布置、水力條件、圍巖條件、結(jié)構(gòu)受力條件等

因素，經(jīng)綜合分析論證確定。

3.0.2鋼筋混凝土岔管設(shè)計應(yīng)利用圍巖的自穩(wěn)能力、承載能力和抗?jié)B能力。

3.0.3鋼筋混凝土岔管結(jié)構(gòu)安全級別應(yīng)與主體隧洞一致。

3.0.4建筑物級別為1級、最大內(nèi)水壓力大于150m的鋼筋混凝土岔管，宜在現(xiàn)場選擇代表性

地段進行地應(yīng)力測試、水力劈裂等試驗。

3

4岔管襯砌及布置

4.1岔管襯砌型式

4.1.1岔管類型選擇中，鋼筋混凝土岔管宜根據(jù)圍巖地質(zhì)條件、地應(yīng)力、滲透性、水力穩(wěn)定

性、施工條件等因素，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟論證選用。

4.1.2采用鋼筋混凝土岔管部位的圍巖地質(zhì)條件應(yīng)符合最小覆蓋厚度準(zhǔn)則、最小地應(yīng)力準(zhǔn)則

和滲透穩(wěn)定準(zhǔn)則要求。

4.1.3對最大內(nèi)水壓力大于150m的鋼筋混凝土岔管，圍巖條件宜滿足下列要求：

1圍巖宜以微透水的I類、II類為主。

2鋼筋混凝土岔管所處位置上部、側(cè)向巖體覆蓋厚度應(yīng)符合最小覆蓋厚度要求。

3圍巖初始最小地應(yīng)力大于岔管設(shè)計靜水壓力，且在內(nèi)水壓力作用下圍巖不應(yīng)產(chǎn)生水力

劈裂。

4鋼筋混凝土岔管所處位置與相鄰洞室的巖體厚度應(yīng)符合滲透穩(wěn)定要求。

4.2岔管布置

4.2.1鋼筋混凝土岔管布置應(yīng)分析岔管不同方向的分流、合流等水力學(xué)問題。

4.2.2鋼筋混凝土岔管平面布置型式應(yīng)根據(jù)地形地質(zhì)條件、廠區(qū)布置、輸水方式、主管與支

管銜接等確定。

4.2.3鋼筋混凝土岔管立面布置型式應(yīng)根據(jù)水力條件、結(jié)構(gòu)受力條件及檢修期排水等因素綜

合確定，宜采用平底布置；當(dāng)采用上、下對稱布置時，應(yīng)采取排水措施。

4.2.4相鄰鋼筋混凝土岔管間距，應(yīng)滿足長期滲透穩(wěn)定的要求。

4

5體型設(shè)計

5.1體型參數(shù)

5.1.1鋼筋混凝土岔管分岔角宜選取45o~60o。

5.1.2鋼筋混凝土岔管錐頂角大小宜根據(jù)水流方向和流態(tài)確定，錐頂角宜為5°~7o。錐管長

度不宜小于1.5倍支管管徑。

5.1.3支管半徑與主管半徑之比應(yīng)根據(jù)輸水隧洞經(jīng)濟流速及水頭損失、岔管部位流態(tài)、結(jié)構(gòu)受

力等選擇。

5.1.4鋼筋混凝土岔管相貫線處應(yīng)修圓處理。

5.2水力設(shè)計

5.2.1岔管應(yīng)適應(yīng)雙向水流運動，減少渦流產(chǎn)生；應(yīng)根據(jù)機組不同運行工況和臺數(shù)組合，結(jié)

構(gòu)合理、施工和運行方便等要求，選擇岔管局部水頭損失較小的方案。

5.2.2水力設(shè)計應(yīng)包括水頭損失計算或試驗測定和水流流態(tài)分析。

5.2.3水力設(shè)計研究可采用流體動力學(xué)仿真方法和水工模型試驗方法，對岔管流態(tài)及水頭損

失分析，優(yōu)化分岔角、錐頂角。

5.2.4鋼筋混凝土岔管水工模型試驗宜滿足以下要求：

1水工模型試驗?zāi)Ｐ捅瘸咭藶?:20~1:25。

2岔管上下游段模擬長度不得小于10倍的相應(yīng)管徑。

3測定岔管段各種工況組合的水頭損失和流速，并提供雙向水頭損失系數(shù)。

4觀測岔管段各種工況下岔管主要斷面流速分布及相對壓差，并描述流態(tài)。

5觀察岔管轉(zhuǎn)折角及岔襠水流流態(tài)，有無水流分離現(xiàn)象以及產(chǎn)生負(fù)壓氣蝕的危險。

5

6結(jié)構(gòu)設(shè)計

6.1結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原則

6.1.1鋼筋混凝土岔管結(jié)構(gòu)應(yīng)采用概率極限狀態(tài)設(shè)計原則，按分項系數(shù)設(shè)計表達式設(shè)計。

6.1.2鋼筋混凝土岔管結(jié)構(gòu)應(yīng)按持久狀況、短暫狀況、偶然狀況設(shè)計。

6.1.3極限狀態(tài)設(shè)計應(yīng)符合下列要求：

1各種設(shè)計狀況均應(yīng)進行承載能力極限狀態(tài)設(shè)計。

2持久設(shè)計狀況應(yīng)進行正常使用極限狀態(tài)設(shè)計。

3短暫設(shè)計狀況可根據(jù)需要進行正常使用極限狀態(tài)設(shè)計。

4偶然設(shè)計狀況可不進行正常使用極限狀態(tài)設(shè)計。

6.1.4進行承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時，作用效應(yīng)組合應(yīng)根據(jù)不同設(shè)計狀況按下列要求采用：

1持久狀況或短暫狀況應(yīng)采用基本組合，基本組合應(yīng)采用永久作用效應(yīng)和可變作用效應(yīng)

組合。

2偶然設(shè)計狀況應(yīng)采用偶然組合，偶然組合應(yīng)采用永久作用效應(yīng)、可變作用效應(yīng)及偶然

作用效應(yīng)組合而成，每種偶然組合應(yīng)考慮一個偶然作用。

6.1.5正常使用極限狀態(tài)設(shè)計應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)組合或標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮長期作用的影響。

6.1.6岔管結(jié)構(gòu)安全級別應(yīng)與主體隧洞一致，結(jié)構(gòu)安全級別及結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)應(yīng)按表6.1.6確

定。

表6.1.6結(jié)構(gòu)安全級別及結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)

水工建筑物級別結(jié)構(gòu)安全級別重要性系數(shù)γ0

1Ⅰ1.1

2、3Ⅱ1.0

4、5Ⅲ0.9

6.2一般規(guī)定

6.2.1按不承載混凝土襯砌設(shè)計的岔管，鋼筋配置宜按工程類比和構(gòu)造要求確定。

6.2.2按承載混凝土襯砌設(shè)計的岔管，應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)進行配筋設(shè)計，并按正常極限

狀態(tài)進行裂縫寬度驗算。裂縫寬度允許值應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》

DL/T5057的有關(guān)規(guī)定。

6.2.3對最大內(nèi)水壓力大于150m水頭的鋼筋混凝土岔管洞段，結(jié)構(gòu)設(shè)計宜采用滲流-應(yīng)力耦

合分析方法，水壓力應(yīng)按滲透體積力確定。

6.2.4岔管襯砌結(jié)構(gòu)計算時，結(jié)構(gòu)系數(shù)γd應(yīng)取1.2。

6.2.5岔管應(yīng)符合結(jié)構(gòu)的耐久性要求。襯砌混凝土最低強度等級、抗?jié)B等級等應(yīng)根據(jù)岔管環(huán)

境條件類別、設(shè)計使用年限、結(jié)構(gòu)類型、水質(zhì)條件、運用條件等因素，按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水

6

工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》DL/T5057有關(guān)規(guī)定采用。

6.3作用和作用效應(yīng)組合

6.3.1作用及其分項系數(shù)應(yīng)按表6.3.1-1的規(guī)定確定。承載能力極限狀態(tài)作用效應(yīng)組合應(yīng)按表

6.3.1-2確定，正常使用極限狀態(tài)作用效應(yīng)組合應(yīng)按表6.3.1-3確定。

表6.3.1-1作用及其分項系數(shù)

作用分類作用名稱作用分項系數(shù)

圍巖壓力、地應(yīng)力1.0

永久作用

襯砌自重1.1（0.9）

正常運行情況的靜水壓力1.0

水擊壓力、涌浪壓力1.1

可變作用脈動壓力1.0

地下水壓力1.0

回填灌漿壓力1.3

校核洪水位時的靜水壓力1.0

偶然作用

地震作用力1.0

注：當(dāng)自重作用效應(yīng)對結(jié)構(gòu)受力有利時，作用分項系數(shù)取表中括號內(nèi)數(shù)字。

表6.3.1-2承載能力極限狀態(tài)作用效應(yīng)組合

作用類別

設(shè)計作用效水擊壓地下地震

主要考慮情況圍巖壓力、襯砌靜水脈動回填灌

狀況應(yīng)組合力、涌浪水壓作用

地應(yīng)力自重壓力壓力漿壓力

壓力力力

持久基本

正常運行

狀況組合√√√√√√——

短暫基本施工期√√———√√—

狀況組合

檢修期√√———√——

偶然偶然校核洪水位運行√√√√√√——

狀況組合

地震√√√√—√—

表6.3.1-3正常使用極限狀態(tài)作用效應(yīng)組合

作用類別

設(shè)計作用效地下

主要考慮情況圍巖壓力、襯砌靜水水擊壓力、脈動回填灌

狀況應(yīng)組合水壓

地應(yīng)力自重壓力涌浪壓力壓力漿壓力

力

7

持久標(biāo)準(zhǔn)

正常運行

狀況組合√√√√√√—

短暫標(biāo)準(zhǔn)施工期√√———√√

狀況組合

檢修期√√———√—

6.3.2圍巖壓力、地應(yīng)力計算應(yīng)按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水工建筑物荷載設(shè)計規(guī)范》DL5077有關(guān)規(guī)

定執(zhí)行。地震作用力及岔管結(jié)構(gòu)抗震安全驗算應(yīng)按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水電工程水工建筑物抗震

設(shè)計規(guī)范》NB35047有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

6.3.3岔管襯砌外水壓力可根據(jù)實測資料或按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水工隧洞設(shè)計規(guī)范》NB/T10391

附錄E規(guī)定確定，外水壓力取值宜進行專門滲流場分析。

6.3.4溫度變化、混凝土收縮和膨脹產(chǎn)生的應(yīng)力及圍巖固結(jié)灌漿壓力對襯砌的影響宜采取構(gòu)

造措施及施工措施。高地溫地區(qū)產(chǎn)生的溫度應(yīng)力應(yīng)進行專門研究。

6.4襯砌計算

6.4.1按承載襯砌設(shè)計的岔管，宜進行滲流和承載結(jié)構(gòu)有限元計算分析，襯砌厚度和配筋可

結(jié)合計算結(jié)果、工程類比和構(gòu)造要求確定。

6.4.2襯砌計算應(yīng)分析相鄰隧洞開挖引起的地應(yīng)力變化。

6.4.3結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計應(yīng)按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水電工程水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范》NB35047有關(guān)

規(guī)定執(zhí)行。

6.4.4岔管滲流-應(yīng)力耦合分析應(yīng)采用三維計算模型，相貫線處配筋應(yīng)適當(dāng)加強。

6.5構(gòu)造要求

6.5.1岔管襯砌厚度宜根據(jù)構(gòu)造要求及施工方法，經(jīng)計算分析確定，初選時宜取內(nèi)徑的1/8，

且不小于0.6m。

6.5.2最大內(nèi)水壓力大于150m的鋼筋混凝土岔管混凝土強度等級不宜低于C30，抗?jié)B等級指

標(biāo)不宜低于W10。

6.5.3鋼筋接頭、錨固及縱向受力鋼筋的最小配筋率應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水工混凝土結(jié)構(gòu)

設(shè)計規(guī)范》DL/T5057的有關(guān)規(guī)定。

6.5.4岔管分岔部位不應(yīng)設(shè)置變形縫及施工縫。與岔管主管相鄰的施工縫距岔管中心不宜小

于1.5倍主管內(nèi)徑，與岔管支管相鄰的施工縫距岔管中心不宜小于1.5倍支管內(nèi)徑。

6.5.5岔管與鋼板襯砌段連接時，連接處不應(yīng)分縫。鋼板襯砌伸入鋼筋混凝土岔管應(yīng)有不小

于1.0m的搭接長度，連接處應(yīng)設(shè)置阻水措施。

6.5.6岔管鋼筋應(yīng)穿施工縫布置，施工縫間鑿毛。

8

6.5.7最大內(nèi)水壓力大于150m的鋼筋混凝土岔管圍巖宜設(shè)置系統(tǒng)錨桿，錨桿應(yīng)與岔管鋼筋連

接。

6.5.8鋼筋混凝土岔管配筋密集處，應(yīng)設(shè)置灌漿預(yù)埋管。

9

7灌漿設(shè)計

7.0.1岔管應(yīng)進行回填灌漿和固結(jié)灌漿。

7.0.2岔管襯砌頂部與圍巖之間應(yīng)進行回填灌漿。

7.0.3回填灌漿方式、范圍，孔距、排距、灌漿壓力及漿液濃度等參數(shù)，應(yīng)根據(jù)岔管襯砌結(jié)

構(gòu)型式、運行條件及施工方法等分析確定?；靥罟酀{范圍宜在隧洞頂部或頂拱中心角90°～

120°內(nèi)，其他部位應(yīng)根據(jù)襯砌澆筑情況確定。

7.0.4回填灌漿形成的水泥結(jié)石應(yīng)符合傳遞抗力要求。

7.0.5圍巖固結(jié)灌漿應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件及岔管運用要求，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較

確定，灌漿參數(shù)應(yīng)滿足下列規(guī)定：

1.固結(jié)灌漿參數(shù)可按工程類比或現(xiàn)場試驗確定。排距宜為2.5m～3.0m，孔距宜為2.5m～

3.0m，相鄰排之間應(yīng)交錯布置。入巖深度應(yīng)根據(jù)圍巖情況分析確定。灌漿壓力宜取靜水壓力

的1.2～1.5倍，并應(yīng)小于圍巖最小主應(yīng)力。

2.岔管灌漿后圍巖透水率不應(yīng)大于1Lu。

7.0.6灌漿材料應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)和岔管運行條件選定。當(dāng)?shù)叵滤哂星治g性時應(yīng)

采用抗侵蝕材料，不得采用火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥和礦渣硅酸鹽水泥。

10

8開挖支護設(shè)計

8.0.1開挖支護設(shè)計制定開挖、光面爆破、支護程序，將巖石爆破松動圈范圍減小到最低程

度。

8.0.2岔管所在岔洞處圍巖支護原則可參照GB50086執(zhí)行。錨噴支護設(shè)計，應(yīng)采用工程類比

與監(jiān)測量測相結(jié)合的設(shè)計方法，并根據(jù)岔洞尺寸輔以理論驗算復(fù)核。

8.0.3錨噴支護采用工程類比法應(yīng)根據(jù)圍巖類別及隧洞開挖跨度確定錨噴支護類型和參數(shù)，

對鋼筋混凝土岔管所在岔洞位置應(yīng)比一般隧洞加強支護結(jié)構(gòu)。

11

9監(jiān)測設(shè)計

9.0.1鋼筋混凝土岔管應(yīng)進行安全監(jiān)測，并納入工程安全監(jiān)測系統(tǒng)。

9.0.2監(jiān)測項目宜按永久安全監(jiān)測與臨時監(jiān)測相結(jié)合原則進行設(shè)計。

9.0.3監(jiān)測項目和監(jiān)測布置應(yīng)根據(jù)岔管規(guī)模、結(jié)構(gòu)特點和地質(zhì)條件，水頭、運行方式等確定。

9.0.4岔管應(yīng)進行圍巖變形、支護和襯砌結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變、襯砌與圍巖接縫位移、內(nèi)外水壓力

監(jiān)測。

9.0.5監(jiān)測斷面宜選擇在主管、支管及分岔部位最大橫斷面處，斷面內(nèi)應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測儀器布

置以環(huán)向為主，軸向為輔。

9.0.6測點布置應(yīng)符合《水工隧洞設(shè)計規(guī)范》NB/T10391、《水工隧洞安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》

SL764-2018的規(guī)定。

12

本標(biāo)準(zhǔn)用詞說明

1為便于在執(zhí)行本標(biāo)準(zhǔn)條文時區(qū)別對待，對要求嚴(yán)格程度不同的用詞說明如下：

1）表示很嚴(yán)格，非這樣做不可的：

正面詞采用“必須”，反面詞采用“嚴(yán)禁”；

2）表示嚴(yán)格，在正常情況均應(yīng)這樣做的：

正面詞采用“應(yīng)”，反面詞采用“不應(yīng)”或“不得”；

3）表示允許稍有選擇，在條件許可時首先應(yīng)這樣做的：

正面詞采用“宜”，反面詞采用“不宜”；

4）表示有選擇，在一定條件下可以這樣做的，采用“可”。

2條文中指明應(yīng)按其他有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行的寫法為：“應(yīng)符合……的規(guī)定”或“應(yīng)按……執(zhí)

行”。

13

引用標(biāo)準(zhǔn)名錄

《巖土錨桿與噴射混凝土支護工程技術(shù)規(guī)范》GB50086

《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》DL/T5057

《水工建筑物荷載設(shè)計規(guī)范》DL5077

《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》DL/T5148

《水工隧洞設(shè)計規(guī)范》DL/T5195

《抽水蓄能電站設(shè)計規(guī)范》NB/T10072

14

中國電力企業(yè)聯(lián)合會標(biāo)準(zhǔn)

抽水蓄能電站鋼筋混凝土岔管設(shè)計導(dǎo)則

T/CEC202X-XXXX

條文說明

15

目次

1總則19

3基本規(guī)定21

4岔管襯砌及布置21

5體型設(shè)計24

6結(jié)構(gòu)設(shè)計25

7灌漿設(shè)計27

8開挖支護設(shè)計28

9監(jiān)測設(shè)計28

16

1總則

1.0.1在工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件適宜的前提下，抽水蓄能電站輸水隧洞岔管采用鋼筋混

凝土岔管襯砌是技術(shù)經(jīng)濟較優(yōu)的方案。能否采用鋼筋混凝土襯砌方案，目前主要根據(jù)是否滿

足最小覆蓋厚度準(zhǔn)則、是否滿足最小地應(yīng)力準(zhǔn)則和是否滿足滲透穩(wěn)定準(zhǔn)則三個方面來確定。

在上述三個條件基礎(chǔ)上，根據(jù)已有的工程實踐經(jīng)驗，應(yīng)同時重視對水文地質(zhì)條件、水力穩(wěn)定

性、施工條件和運行維護等因素的分析來確定是否采用鋼筋混凝土岔管。

由于抽水蓄能電站鋼筋混凝土岔管內(nèi)水壓力高，對岔管布置、體型設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計及灌

漿設(shè)計技術(shù)要求較高，現(xiàn)有的設(shè)計規(guī)范不能完全適用。國內(nèi)外已有多座抽水蓄能電站輸水隧

洞采用了鋼筋混凝土岔管，見表1.0.1，積累了大量成功的經(jīng)驗，歸納總結(jié)形成本標(biāo)準(zhǔn)。

17

表1.0.1國內(nèi)外部分抽水蓄能電站鋼筋混凝土岔管一覽表

裝機容岔管靜岔管設(shè)主支洞圍巖特征

序分叉方分岔/襯砌厚

工程名稱國家量水頭計水頭內(nèi)徑最小埋深變形模量最小地應(yīng)力

號式角（o）度（m）巖石

（MW）（m）（m）（m）（m）（Gpa）（σ3）Mpa

1迪諾維克英國6×3005421→6469.5/3.81板巖400509

2蒙特齊克法國4×2304232×1→2905.3/3.80.4/0.75花崗巖4003014～20

3赫爾姆斯美國3×3515311→38.2/3.50.69花崗巖350425.5

4巴斯康蒂美國6×3803903×1→2408.6/5.50.6砂頁巖31527.63.4

5洛基山美國3×2822131→310.7/5.8灰?guī)r

6臘孔山美國4×3503101→2→411/7.4砂巖270

7北田山美國4×2572481→49.45片麻巖200

8廣蓄中國8×3006107902×1→4608.0/3.50.6花崗巖410～44025～406.8～7.5

9惠州中國8×3006247402×1→4608.5/3.50.6花崗巖390～41020

10天荒坪中國6×3006808002×1→3607/3.20.6凝灰?guī)r550599.5～11.1

11泰安中國4×2503093702×1→2508/4.80.8花崗巖260154.87～5

12桐柏中國4×3003443952×1→2559/5.50.7花崗巖38020.55.9

花崗、片

寶泉中國

134×3006408002×1→2456.5/3.50.7麻巖580276.8

14仙游中國4×300541.46442×1→2556.5/3.8花崗巖41013.57.2～7.8

18

3基本規(guī)定

3.0.1鋼筋混凝土岔管的布置、體型和尺寸可按照《水電站壓力鋼管設(shè)計規(guī)范》NB/T

35056-2015中對分岔段的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。鋼筋混凝土鋼筋混凝土岔管宜布置在I、II類圍巖為

主的洞段，布置在Ⅲ類圍巖中的岔管應(yīng)提出專門處理措施。

3.0.4建筑物級別為1級、最大內(nèi)水壓力大于150m的高壓混凝土岔管，工程規(guī)模大，投資多，

在國民經(jīng)濟中的重要性也高，設(shè)計依據(jù)的地質(zhì)資料必須切實可靠，故應(yīng)根據(jù)各設(shè)計階段的規(guī)

定，在現(xiàn)場進行水力劈裂試驗，以落實圍巖最小主應(yīng)力等設(shè)計數(shù)據(jù)，保證設(shè)計質(zhì)量。

4岔管襯砌及布置

4.1岔管襯砌型式

4.1.1地質(zhì)資料的重要性是從長期工程實踐的經(jīng)驗教訓(xùn)中得來的，設(shè)計時應(yīng)予以重視。對不

同的設(shè)計階段，可根據(jù)其要求，由粗到細(xì)，逐步摸清，達到條文中所規(guī)定的要求。

4.1.2抽水蓄能電站輸水系統(tǒng)岔管主要分為鋼岔管與鋼筋混凝土岔管兩種型式，采用鋼筋混

凝土岔管部位的地質(zhì)條件應(yīng)滿足最小覆蓋厚度準(zhǔn)則、最小地應(yīng)力準(zhǔn)則和滲透穩(wěn)定準(zhǔn)則要求，

由于地形、地質(zhì)條件限制，岔管區(qū)域圍巖不能同時滿足最小覆蓋厚度準(zhǔn)則、最小地應(yīng)力準(zhǔn)則

和圍巖滲透準(zhǔn)則時，應(yīng)采用鋼岔管。

4.1.3抽水蓄能電站岔管承受水頭高，鋼筋混凝土岔管采用限裂設(shè)計，主要是利用圍巖的自

穩(wěn)能力、承載能力和抗?jié)B能力。因此，最基本的條件應(yīng)為圍巖能夠保持穩(wěn)定。另外，還應(yīng)該

保證圍巖基本不透水，不發(fā)生內(nèi)水外滲。即使發(fā)生少量滲水也不會影響岔管運行要求和使用

功能，危及巖體和山坡穩(wěn)定，也不會危及臨近建筑物或造成環(huán)境破壞。

不發(fā)生水力劈裂和滲透失穩(wěn)是鋼筋混凝土岔管的設(shè)計原則之一，在岔管布置階段可用挪

威準(zhǔn)則確定最小覆蓋厚度，同時還應(yīng)保證覆蓋及相鄰洞室圍巖不產(chǎn)生水力劈裂和滲透失穩(wěn)。

高壓岔管與廠房、排水洞等相鄰洞室的巖體厚度應(yīng)保證巖體水力梯度不能過大，應(yīng)滿足滲透

穩(wěn)定要求。

鋼筋混凝土岔管圍巖的覆蓋厚度涉及到圍巖的穩(wěn)定性、圍巖的抗力及圍巖的防滲能力等。

因為巖體是一種特殊的各向異性材料，其物理力學(xué)參數(shù)不僅隨不同方向而變化，而且往往在

有限范圍內(nèi)即有突然的改變。故在設(shè)計中應(yīng)結(jié)合具體情況，綜合分析確定。岔管雖滿足了覆

蓋厚度的要求，有時在完好的巖體中仍會發(fā)生水力劈裂，所以本條也提出對地應(yīng)力和滲流穩(wěn)

定的要求。

對于高壓混凝土岔管，欲利用圍巖的承載能力，則圍巖覆蓋厚度是設(shè)計中應(yīng)該注意的重要

問題之一。圍巖覆蓋厚度國際通用準(zhǔn)則有覆蓋范圍的垂直向準(zhǔn)則、雪山準(zhǔn)則及挪威準(zhǔn)則。

1）垂直向準(zhǔn)則（如圖4.1.3.1所示）：

19

（）

≥4.1.3.1

式中：

——圍巖覆蓋厚度，m；

CRV

3

R——巖體重度，N/m；

hS——洞內(nèi)靜水壓力水頭，m；

3

W——水的重度，N/m；

F——經(jīng)驗系數(shù)。

圖4.1.3.1高壓鋼筋混凝土襯砌岔管覆蓋范圍的垂直向準(zhǔn)則

2）雪山準(zhǔn)則（如圖4.1.3.2所示）：

對于比較陡峭的地形，側(cè)向覆蓋常起著控制作用。據(jù)此產(chǎn)生了澳大利亞的雪山準(zhǔn)則[Dannet

al，1964]。

CRH=2CRV（4.1.3.2）

CRV=hSW/R（4.1.3.3）

式中：

CRH——水平覆蓋厚度，m；

CRV——垂直覆蓋厚度，m；

hS——洞內(nèi)靜水壓力水頭，m；

3

W——水的重度，N/m；

3

R——巖體重度，N/m。

20

圖4.1.3.2高壓鋼筋混凝土襯砌岔管覆蓋范圍的雪山準(zhǔn)則

3）挪威準(zhǔn)則（如圖4.1.3.3所示）：

早年，在挪威當(dāng)壓力隧洞地表巖體坡度變陡時，設(shè)計者只是簡單地把所需的圍巖覆蓋厚度

從靜水頭的0.6倍增加到1.0倍。結(jié)果導(dǎo)致一些工程的失敗。根據(jù)工程的失敗情況進一步研究，

從而產(chǎn)生了挪威準(zhǔn)則[1971]。關(guān)于經(jīng)驗系數(shù)F的取值問題，宜根據(jù)圍巖情況確定。

CRM=（4.1.3.4）

式中：

——巖體最小覆蓋厚度（不包括全強風(fēng)化厚度），m；

CRM

hS——洞內(nèi)部水壓力水頭，m；

——水的重度，N/m3；

W

——巖體重度，N/m3；

R

α——地表巖體坡角，α＞60°時取α=60°；

經(jīng)驗系數(shù)。

F——

對巖體坡角從0°～70°的不同情況使用垂直向準(zhǔn)則、雪山準(zhǔn)則和挪威準(zhǔn)則進行計算比較，

雪山準(zhǔn)則和挪威準(zhǔn)則相當(dāng)吻合，它隨著坡角的增加而覆蓋厚度增加，垂直向準(zhǔn)則覆蓋厚度則

隨著巖體坡角的增大而減少。顯然挪威和雪山準(zhǔn)則均更合理。根據(jù)國內(nèi)工程的經(jīng)驗，本規(guī)范

推薦采用挪威準(zhǔn)則。

21

圖4.1.3.3高壓鋼筋混凝土襯砌岔管覆蓋范圍的挪威準(zhǔn)則

4.2岔管布置

4.2.1抽水蓄能電站鋼筋混凝土岔管存在雙向水流工況，因此岔管布置需充分考慮雙向水流

的流態(tài)、水頭損失等水力特性。

4.2.2岔管在平面布置上通常采用2種形式，即：“一管兩機”的平面對稱“Y”型布置和“一

管兩機”或者“一管多機”不對稱單側(cè)“卜”型分岔布置兩種形式，如圖4.2.2所示。

（a）對稱“Y”型（b）不對稱“卜”型

圖4.2.2對稱鋼筋混凝土岔管和非對稱鋼筋混凝土岔管

1.當(dāng)引水或者尾水系統(tǒng)在岔管平面布置對稱、且岔管采用“一管兩機”布置時，宜采用對

稱“Y”型分叉布置，其優(yōu)點有利于水流的分叉和合流、水頭損失小，結(jié)構(gòu)對稱、受力均勻，

同時方便施工。

2.當(dāng)引水或者尾水系統(tǒng)在岔管段平面非對稱布置，或者引水系統(tǒng)采用“一管三機”或者

“一管多機”布置時，無法布置為“Y”型岔管，可將岔管布置成不對稱單側(cè)“卜”型。

4.2.3鋼筋混凝土岔管若采用平底布置方式，其主、支管底部高程相等，可以自流排水，無

需另設(shè)一套專用排水管閥系統(tǒng)。若采用上、下對稱布置的鋼筋混凝土岔管，其主、支管軸線

在同一水平面，由于主、支管管徑不同，會導(dǎo)致主管底高程低于支管低高程，不利于施工和

22

運行檢修時洞內(nèi)排水，需抽水或在主管底部另外布置一套專用排水管閥系統(tǒng)，排除主管底部

積水。因此無特殊情況，建議鋼筋混凝土岔采用平底布置方式。

5體型設(shè)計

5.1體型參數(shù)

5.1.1岔管分岔角增大，則岔管處的水頭損失越大，反之則減??；分岔角過小會導(dǎo)致岔管銳

角區(qū)過長，銳角區(qū)過程會導(dǎo)致開挖松動區(qū)過大，運行過程易被破壞。根據(jù)工程經(jīng)驗，建議抽

水蓄能電站鋼筋混凝土岔管分岔角范圍宜選取45o~60o，當(dāng)分叉角不在這個范圍內(nèi)時，可以在

岔管前的引水主管或岔管后的引水支管上適當(dāng)調(diào)節(jié)方向，從而將岔管的分岔角調(diào)整在合理的

范圍。國內(nèi)已建抽水蓄能電站鋼筋混凝土岔管分岔角統(tǒng)計情況見表5.1.1。

表5.1.1部分鋼筋混凝土岔管分岔角

工程名稱岔管處設(shè)計水頭（m）分岔方式分岔角（°）

廣蓄7902×1→460

惠州7402×1→460

天荒坪8002×1→360

泰安3702×1→250

桐柏3952×1→255

寶泉8002×1→245

5.1.2水流從支管向主管（匯流）流動過程中出現(xiàn)水流脫離邊壁、主流與管壁見出現(xiàn)回流區(qū)、

水損增加等問題，因此錐頂角宜在5o~7o范圍內(nèi)取值。

5.1.4銳角與鈍角相貫線處會產(chǎn)生應(yīng)力集中，長期運行易使混凝土脫落。為保證岔管的長久

運行，應(yīng)對相貫線處做修圓處理。修圓的半徑不宜過大，應(yīng)避免導(dǎo)致錐管擴散角擴大。

5.2水力設(shè)計

5.2.1抽水蓄能電站鋼筋混凝土岔管受雙向水流作用，存在水流分流、合流運行工況。水流

的方向和流態(tài)在岔管處有較大的改變，且岔管處的流速較大，進而影響岔管局部水頭損失。

而岔管作為異形結(jié)構(gòu)，局部損失占比較大。所以需重視岔管處的水力條件，使得水流平順、

水頭損失小，避免渦流和振動。

5.2.2~5.2.5近年來國內(nèi)外對岔管的流態(tài)水動力學(xué)仿真進行了大量研究，結(jié)果表明選用合適的

數(shù)學(xué)模型和計算邊界，水動力學(xué)仿真方法反應(yīng)的水流運動規(guī)律與物理模型吻合，水頭損失的

變化規(guī)律與物理模型試驗成果相似，采用通用的大型流體動力學(xué)仿真軟件如FLUENT等對岔

管水力學(xué)問題進行數(shù)值模擬分析計算，可與水工模型試驗結(jié)果互相驗證，甚至可以替代物理

模型試驗。

23

6結(jié)構(gòu)設(shè)計

6.1結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原則

6.1.1~6.1.3按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《水利水電工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB50199-2013和《水

工隧洞設(shè)計規(guī)范》NB/T10391-2020的規(guī)定，確定抽水蓄能電站鋼筋混凝土岔管襯砌結(jié)構(gòu)采用

概率極限狀態(tài)設(shè)計原則，按分項系數(shù)設(shè)計表達式進行設(shè)計。根據(jù)一般水工建筑物或結(jié)構(gòu)構(gòu)件

承載能力極限狀態(tài)大體分為三種不同性質(zhì)的狀態(tài)，設(shè)計時需采用不同的設(shè)計表達方式以及與

之相應(yīng)的分項系數(shù)。

6.2一般規(guī)定

6.2.1鋼筋混凝土襯砌的作用，有不承載和承載兩種，不承載主要是為了保護圍巖表面、減少

水頭損失或提高隧洞防滲能力，承載是為了加固圍巖，單獨或與圍巖及初期支護共同承擔(dān)荷

載。按照不承載混凝土襯砌設(shè)計的鋼筋混凝土岔管，其鋼筋的配置宜按工程類比和構(gòu)造要求

確定。

6.2.3鋼筋混凝土岔管襯砌結(jié)構(gòu)在高內(nèi)水壓力作用下，襯砌混凝土將開裂，內(nèi)水壓力沿襯砌裂

縫外滲，圍巖成為承擔(dān)內(nèi)水壓力的主體。襯砌的主要功能是降低糙率和防止圍巖局部掉塊，

結(jié)構(gòu)設(shè)計一般是根據(jù)工程經(jīng)驗類比擬定參數(shù)后，采用滲流-應(yīng)力耦合分析方法進行復(fù)核。

6.2.4對于圓形有壓隧洞鋼筋混凝土襯砌結(jié)構(gòu)當(dāng)采用厚壁圓筒法計算時，結(jié)構(gòu)系數(shù)取1.35；對

于圓形無壓隧洞及其它斷面隧洞，則按《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》DL/T5057-2009選取。

鋼筋混凝土岔管按其它斷面隧洞計算，結(jié)構(gòu)系數(shù)應(yīng)取1.2。

6.3作用和作用效應(yīng)組合

6.3.1荷載分項系數(shù)根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》DL/T5057-2009的要求進行統(tǒng)

一；當(dāng)圍巖壓力、地應(yīng)力、襯砌自重、地下水壓力效應(yīng)值較明確時，經(jīng)論證可以適當(dāng)考慮上

述效應(yīng)對襯砌結(jié)構(gòu)受力的有利作用。

對于脈動壓力，一般認(rèn)為抽水蓄能壓力水道正常運行時應(yīng)該計入，壓力水道正常運行時的脈

動壓力需根據(jù)工程具體運行情況確定。

6.3.2圍巖巖體的結(jié)構(gòu)特征是影響圍巖作用的主要因素，因此，水工隧洞支護結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要

根據(jù)圍巖巖體的結(jié)構(gòu)類型分別確定其圍巖作用。其中對于整體塊狀結(jié)構(gòu)的圍巖，如Ⅰ、Ⅱ類

及部分Ⅲ類圍巖，可以不考慮其作用；當(dāng)有不利裂隙切割時，需要考慮局部不穩(wěn)定塊的塌落

和滑移作用。當(dāng)?shù)貞?yīng)力較高時，需要考慮地應(yīng)力作用。

6.3.3地下水壓力可以采用地下水位線以下的水柱高乘以折減系數(shù)來估算，折減系數(shù)可以根據(jù)

圍巖地下水活動及對圍巖穩(wěn)定的影響，綜合隧洞防滲排水條件，根據(jù)工程經(jīng)驗確定。對深埋

隧洞和水文地質(zhì)條件復(fù)雜的隧洞，外水壓力取值宜進行滲流場分析，滲流場分析應(yīng)考慮水庫

24

蓄水后的影響。

6.3.4溫度變化、混凝土收縮、膨脹和圍巖固結(jié)灌漿壓力等對襯砌的影響，我國傳統(tǒng)的辦法是

采用構(gòu)造措施和施工措施來解決。

6.4襯砌計算

6.4.2隧洞平行布置時，施工開挖將引起巖體、襯砌受力狀態(tài)及襯砌強度的變化，相鄰隧洞對

岔洞會有影響，考慮到岔管結(jié)構(gòu)體型的復(fù)雜性，故需要予以考慮。

6.4.4岔管相貫線部位體型復(fù)雜，應(yīng)力集中明顯，配給需根據(jù)計算結(jié)合工程經(jīng)驗適當(dāng)加強。州

一期高岔在主管岔口兩側(cè)加強環(huán)向配筋為Φ36@170，二期和惠州A、B廠高岔岔口處配筋比

高岔主管直段環(huán)向受力筋、縱向鋼筋加強一倍，間距也有所縮??；后期的清遠(yuǎn)、深圳高岔岔

口在配筋時是把岔口處主管的環(huán)向筋彎折向支管岔口方向并與其縱向筋焊接，支管岔口的縱

向筋則彎折到主管岔口附近并具有一定的錨固長度，且盡量與環(huán)向或縱向筋焊接成束的雙筋。

岔口鋼筋配置過多會影響混凝土的施工，因此，設(shè)計時應(yīng)考慮保證鋼筋的合理凈距，必要時

采用雙筋成束布置。

6.5構(gòu)造要求

6.5.1為保證岔管襯砌剛度，防止在外壓作用下襯砌破壞，本規(guī)范提出了初選時襯砌厚度與洞

徑的比值范圍供設(shè)計者參考，并從施工要求和工程經(jīng)驗出發(fā)，提出了岔管襯砌厚度不宜小于

0.6m的規(guī)定，保證混凝土澆筑質(zhì)量和混凝土襯砌具有一定的剛度。

6.5.2抽水蓄能電站鋼筋混凝土岔管結(jié)構(gòu)一般處于二類環(huán)境，由于長期受高壓水的作用，其耐

久性指標(biāo)在采用上有提高的趨勢，根據(jù)現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》DL/T5057

的有