第六章 水工隧洞
水工隧洞
水流条件和受力条件都较为有利。当围岩条件较好、内水压力不大时，为了施工方便，也可采用上述无压隧洞常用的断面型式。
3．衬砌的类型
①平整衬砌亦称护面或抹平衬砌
围岩条件好自行稳定，且水头、流速较低，衬砌不受力，只起减小糙率，防止渗漏和保护岩石作用。
②单层衬砌
由混凝土、钢筋混凝土或浆砌石等做成。混凝土钢筋混凝土的厚度一般为洞径或洞宽的1/8～1/12，且不小于25cm。
1）、弹性压力是被动的，围岩压力是主动的，
（2）、弹性压力是有利载荷，围岩压力是不利载荷，
（3）、围岩完整弹性抗力大，围岩压力小。
（4）、通过灌浆可以增大弹性压力，较小围岩压力。
概念：
围岩压力也称山岩压力，是隧洞开挖后围岩变形或坍塌作用在支护上的压力。
围岩压力有铅直围岩压力和侧向围岩压力。主要是铅直向的，松软破碎岩层应考虑侧向的。
4．斜坡式
斜坡式进水口是在较为完整的岩坡上进行平整开挖、护砌而成的一种进水口。闸门和拦污栅的轨道直接安装在斜坡的护砌上。
优点：
结构简单，施工、安装方便，稳定性好，工程量小。
缺点：
如进口不抬高，则闸门面积将加大；由于闸槽倾斜，闸门不易靠自重下降。
适用：
中、小型工程，或只用于安设检修闸门的进水口
5．组合式
②形态：
洞线在平面上力求短而直，可减小投资，方便施工，且水流条件好。低流速无压隧洞转弯半径不宜小于5倍洞径。进口水流顺畅，出口水流与下游河道平顺衔接。
③地形：
隧洞应有一定的围岩厚度。保证开挖成洞和运行中围岩的稳定性。有压隧洞当考虑弹性抗力时，围岩厚度应不小于3倍洞径和0. 4倍内水压力水头。
④纵坡：
洞身：
确定洞身纵坡及洞身断面形状和尺寸。
水工建筑物水工隧洞
用于放空水库和施工导流的隧洞进口高程一般都较低。
进口的进水方式有表孔溢流式和深水进口式两种。前者的进口布置方式与岸边溢洪道 相似，只是用隧洞代替了泄槽，泄水时，洞内为无压流。具体布置见下图
深式进水口的隧洞，可以是无压的或有压的。这种布置形式与重力坝上的泄水孔布置 形式相似。
一、水工隧洞的布置 （一）水工隧洞的线路选择
隧洞的路线选择关系到工程造价、施工难易、工程进度、运行可靠性等方面。影响隧 洞线路选择的因素很多，如地质、地形、施工条件等。隧洞的线路选择主要考虑以下 几个方面的因素：
地质条件 地形条件
水流条件 施工条件
1．地质条件
隧洞路线应选在地质构造简单、岩体完整稳定、岩石坚硬的地区，尽量避开不利的地 质构造，要尽量避开地下水位高、渗水严重的地段。洞线要与岩层、构造断裂面及主 要软弱带走向有较大的交角，对胶结紧密的厚岩层走向，其夹角不宜小于30°，对薄 层以及层间连接较弱，其夹角不小于45°。
(3)灌浆
1)回填灌浆：
• 回填灌浆是为了填充衬砌与围岩之间的空隙，使之结合紧密，以改善传力条件和减少 渗漏。
2)固结灌浆：
• 固结灌浆是为了加固围岩，提高围岩的整体性，减小围岩压力，保证岩石的弹性抗力， 减小地下水对衬砌的压力和减少渗漏。
（三）施工特点
隧洞洞身断面小，施工场地狭窄，洞线长，施工作业工序多，干扰大，工期一般较长。 尤其是兼有导流任务的隧洞，其施工进度往往控制着整个工程的工期。因此，加快施 工进度是隧洞工程建设中需要引起足够的重视。’
二、水工隧洞的类型 1.按用途分类
（1）泄洪洞：配合溢洪道宣泄洪水，保证安全。 （2）引水洞：引水发电、灌溉或供水。 （3）排沙洞：排放水库泥沙，延长水库的使用年限，有利于水电站的正常运行。
水工建筑物——水工隧洞习题及答案
第七章1.什么叫水工隧洞？水工遂洞是在山体中开凿的一种水流通道。
2.水工隧洞有哪些用途？按水流状态划分有哪两类？泄水隧洞的工作特点是什么？水工隧洞作用有：①配合溢洪道泄放洪水，也可以作为主要的泄水建筑物。
②引水：发电、灌溉、供水。
③排放水库泥砂，延长水库寿命，有利于水电站正常运行。
④防空水库，以利建筑物检修。
⑤施工导流。
按水流状态，水工遂洞可分为：有压洞：引水发电的遂洞一般为有压洞。
无压洞：泄洪、排放水库泥砂、施工导流等用途的遂洞一般为无压洞。
水工隧洞工作特点：①运用条件：在水下工作，工作可靠性差，检修困难、闸门承受的水压力较大。
②水流条件：多为深水进口，高速水流易在洞内产生空蚀破坏，对体形设计要求高；单宽流量大，消能困难。
③结构方面：作为地下结构，开挖后破坏了原有的岩体平衡，引起应力重分布，使得洞内需要临时性支护、永久性衬砌保证围岩的稳定性。
④施工方面：工期长、场地狭窄、施工工序多。
施工进度往往影响整个工程工期。
⑤功能方面：运用灵活。
3.选择水工隧洞洞线的原则和要求是什么？布置及选线：遂洞路线选择是设计中的关键，它关系到遂洞的造价、施工的难易、工程进度、运行可靠性等方面的问题。
遂洞选线的原则和要求为：①遂洞路线应尽量避开不利的地质构造、围岩不稳定及地下水位较高的地段，以减小作用在遂洞衬砌上的围岩压力和外水压力。
②遂洞在平面上应力求短而直。
若必须转弯时，转弯半径不宜小于5倍的洞径或洞宽，转角不宜大于600，弯道两端的直线段也不宜小于5倍的洞径或洞宽。
③遂洞应有一定的埋深，有压遂洞的围岩厚度不应小于3倍的洞径或0.4倍的压力水头。
④遂洞的纵坡，应根据水力条件、运行要求、上下游衔接、施工和检修等因素综合比较确定。
⑤对于长遂洞，应利用地形地质条件，布置一些施工支洞、竖井、以便增加施工作业面，改善施工条件。
4.有压泄水洞对岩层覆盖厚度的要求是什么？有压遂洞的围岩厚度不应小于3倍的洞径或0.4倍的压力水头。
水工隧洞安全鉴定规程 slt790-2020
水工隧洞安全鉴定规程 slt790-2020水工隧洞安全鉴定规程SLT790-2020第一章总则第一条为了规范水工隧洞安全鉴定工作，保障水工隧洞建设、运营和维护的安全，根据《水工建筑安全管理条例》和相关法律法规，制定本规程。
第二条本规程适用于水工隧洞的安全鉴定工作，包括水库隧洞、管道隧洞、水利枢纽隧洞等各类水工隧洞。
第三条水工隧洞安全鉴定工作应遵循“科学、客观、公正、安全”的原则，确保鉴定结论准确、可靠。
第四条水工隧洞安全鉴定应当依法开展，不得违反国家有关法律法规和标准规范。
第五条鉴定委员会是水工隧洞安全鉴定的组织形式，应当成立鉴定委员会，指导和组织鉴定工作。
第二章鉴定组织和承办单位第六条水工隧洞安全鉴定的组织形式是鉴定委员会，由相关政府部门、水利工程施工单位、设计单位、科研院所、鉴定机构、专家等单位和人员组成。
第七条鉴定委员会的主要职责包括：组织制定水工隧洞安全鉴定方案和实施细则；审查鉴定报告并提出意见；监督和检查鉴定工作的实施情况；对鉴定工作中的重大问题做出决策。
第八条承办单位是指承担水工隧洞安全鉴定具体工作的机构或单位，应当具备水工隧洞设计、施工和运维等相关技术能力和经验。
第九条承办单位的主要职责包括：组织实施水工隧洞安全鉴定工作；组织开展水工隧洞的安全技术检测和试验；编制鉴定报告并提交鉴定委员会审查。
第十条承办单位应当按照国家规定的要求，具备相应的鉴定资质和能力，确保鉴定工作的科学性和可靠性。
第三章鉴定程序和内容第十一条水工隧洞安全鉴定的程序包括：确定鉴定方案和计划；实施安全技术检测和试验；编制鉴定报告；提交鉴定委员会审查。
第十二条鉴定内容包括：水工隧洞结构安全性鉴定；水工隧洞材料及设备安全性鉴定；水工隧洞环境安全性鉴定等。
第十三条鉴定应当充分考虑水工隧洞运行环境和特点，重点关注水工隧洞的结构安全、设备完好、防水排水、通风通风、防火爆炸等方面的安全性。
第四章鉴定报告和审查意见第十四条鉴定报告应当真实、准确、全面地汇报水工隧洞的安全情况，包括安全隐患、风险评估、改进措施等。
水工隧洞
⒈水工隧洞的作用是什么？各种分类的形式。
水工隧洞作用：(1)配合溢洪道辅助泄洪，有时也作主要泄洪建筑物。
(2)引水发电，为灌溉、供水、航运和生态输水。
(3)排放水库泥沙，延长水库使用年限。
(4)放空水库，用于人防或检修建筑物。
(5) 水利枢纽施工期用来导流。
水工隧洞的类型按作用分为：泄洪隧洞、引水发电和尾水隧洞、灌溉和供水隧洞、放空和排沙隧洞、施工导流隧洞等。
按水流流态分为：有压隧洞-从水库引水发电的隧洞无压隧洞-灌溉渠道上的输水隧洞⒉水工隧洞涵洞的工作特点是什么？水力特点：泄水排沙隧洞为深式进口，作用水头大、流速高，泄流量增加慢。
结构特点：地下结构扩建困难；开挖后围岩变形产生围岩压力需设施工临时支护和衬砌，地下水位引起外水压力。
同时有压洞围岩具有抵抗衬砌受内压向外变形作用。
施工特点：工作面小、工序多、干扰大。
⒊选择水工隧洞进口、出口位置及隧洞线路时应注意哪些问题？1.总体布置原则：水工隧洞在枢纽中的布置应根据枢纽的任务、泄水建筑物总体规划、建筑物的特性和相互关系、泄洪流量、地形、地质、施工、运行等条件综合研究并经技术经济比较后才能确定。
进口：在合理选定洞线方案的基础上，根据地形、地质及水流条件，选定进口位置及口结构型式，确定闸门在隧洞中的布置。
洞身：确定洞身纵坡及洞身断面形状和尺寸。
出口：根据地形、地质、尾水等条件及其与其它建筑物之间的相互关系，选定出口位置、确定高程及消能方式。
影响：布置水工隧洞时还应考虑临时占地、永久占地、植被破坏和恢复、施工污染、运行期地下水位变化等对环境的影响和水土保持的要求。
应使原自然环境较少破坏，较易恢复，环境投资最小。
洞线选择：泄水隧洞的线路选择是设计中的关键，关系到隧洞的造价、施工难易、工程进度、运行可靠性等。
因此，应该在勘测工作的基础上拟定不同方案，考虑各种因素，进行技术经济比较后选定。
选择洞线的一般原则和要求可有以下5个方面。
①地质：隧洞线路尽量避开不利地质构造、围岩可能不稳定及地下水位高、渗水量大的地段，减小作用于衬砌上的围岩压力和外水压力。
水工隧洞的名词解释
水工隧洞的名词解释水工隧洞是指为了供水、排水、蓄水等水工工程需要而开挖的地下通道。
它是将水资源从地下引导至需要的地方的重要设施，不仅在城市、乡村供水系统中起着至关重要的作用，也在灌溉和水利工程中发挥着重要的功能。
本文将对水工隧洞的名词解释进行详细探讨，包括其定义、分类、构造、功能以及应用等方面。
一、定义水工隧洞是指在水资源开发利用过程中，为了引导水流、解决水流路径问题或满足工程需要而开挖的地下通道。
它通常位于地下，通过人工开挖形成长而狭窄的通道。
水工隧洞通常具备一定的截面形状，如圆形、梯形或矩形。
二、分类根据用途和功能的不同，水工隧洞可以分为供水隧洞、排水隧洞、蓄水隧洞和灌溉隧洞等几类。
1. 供水隧洞供水隧洞主要用于从水源地引水至城市的供水系统中。
它通常连接着水库、湖泊、河流或地下水源与城市的供水设施，确保城市居民的日常用水需求。
供水隧洞在设计和施工过程中，需要考虑水流压力、水质保护、防水防渗等因素，确保水资源的可持续供应。
2. 排水隧洞排水隧洞主要用于城市排水系统，通过引导雨水或废水至合适的地点，避免城市积水或水患发生。
排水隧洞通常布设在地下，以便更好地与下水道或污水处理设施相连。
排水隧洞的设计需要考虑水流量、水质处理、防污染等因素，确保城市排水系统的正常运行。
3. 蓄水隧洞蓄水隧洞主要用于蓄水工程，通过开挖地下通道将地表的水引导至地下，形成地下水库，以实现持续的水资源储存和供应。
蓄水隧洞通过利用地下空间，不仅可以增加水库蓄水量，还可以减少水库对地表土地的占用，提高水能利用效率。
4. 灌溉隧洞灌溉隧洞主要用于灌溉工程，通过引导地下水源或河流水源至农田，以满足农作物的灌溉需求。
灌溉隧洞通常位于地下，通过合理布设出水口和引水口，将水资源引导到需要的农田地区，提高农业生产的效益和地区的农田面积。
三、构造水工隧洞的构造需要考虑地质条件、水流状态和工程要求等因素。
一般情况下，水工隧洞需要具备足够的强度和稳定性，以抵抗地下水、土体压力和地震荷载等外力。
水工建筑物第六章水工隧洞
隧洞的路线选择关系到工程造价、施工难易、工程进度、运行可靠性等方面。影响隧 洞线路选择的因素很多，如地质、地形、施工条件等。隧洞的线路选择主要考虑以下 几个方面的因素：
地质条件 地形条件
水流条件 施工条件
1．地质条件
隧洞路线应选在地质构造简单、岩体完整稳定、岩石坚硬的地区，尽量避开不利的地 质构造，要尽量避开地下水位高、渗水严重的地段。洞线要与岩层、构造断裂面及主 要软弱带走向有较大的交角，对胶结紧密的厚岩层走向，其夹角不宜小于30°，对薄 层以及层间连接较弱，其夹角不小于45°。
3.水流条件
隧洞的进口应力求水流顺畅，减少水头损失。水流应与下游河道平顺衔接，与土石坝 下游坝脚及其建筑物保持足够距离，防止出现冲刷。
4.施工条件
洞线选择应考虑施工出渣通道及施工场地布置问题。对于长隧洞，还应注意利用地形、 地质条件布置施工支洞、斜洞、竖井，增加总工作面，加快施工进度。
此外，洞线选择应满足枢纽总体布置和运行要求，避免在隧洞施工和运行中对其它建 筑物产生干扰。
无压隧洞的纵坡应根据水力计算加以确定，一般要求在任何运用情况下，纵坡均应大 于临界坡度。
3. 闸门位置布置
检修闸门设置在隧洞进口，一般要求在静水中启闭。工作闸门用来调节流量和封闭孔 口，要求能
在动水中启闭。
无压洞的工作闸门布置在进口。为保证门后洞内无压流的流态，门后洞顶应高出洞内 水面一定高度，并向门后通气。
流速较低、通气良好的隧洞，要求水面以上净空不小于洞身断面面积的15%～25%，冲 击波波峰高不应超过城门洞形断面的直墙范围。在确定隧洞断面尺寸时，还应考虑到 洞内施工和检查维修等对最小尺寸的要求。
(2)有压隧洞的断面形式及尺寸
水工隧洞与坝下涵管—认识水工隧洞
03
“一洞多用”原则
“一洞多用”原则
泄水隧洞、排沙隧洞和放空隧洞结合。
发电引水尽可能与工农业给水结合。
发电洞与泄洪洞结合，采用主洞泄 洪、支洞发电；
或主洞发电、支洞泄洪（对泄洪机 遇很小的情况）。
龙抬头布置
小结与思考
（1）水工隧洞按作用如何划分？ （2）水工隧洞按工作条件如何划分？ （3）水工隧洞为什么要”一洞多用”？
水工隧洞的特点和作用
目 录
1
水工隧洞的概念
2 水工隧洞的特点
3
水工隧洞的作用
01
水工隧洞的概念
水工隧洞概念
水利工程中用来导流、泄洪、排沙、发电或灌溉、放空水库等需要的隧洞，称为 水工隧洞。
02
水工隧洞的特点
水工隧洞特点
（1）水工隧洞是一种地下结构，隧洞开 挖后改变了岩体原来的平衡状态，引起孔洞 附近应力重分布，岩体发生变形，严重的甚 至发生崩塌。
二滩20.5×25.5m2。
小结与思考
（1）什么叫水工隧洞？ （2）水工隧洞的特点有哪些； （3）水工隧洞的作用有哪些；
水工隧洞的类型
目 录
1
按作用划分”一洞多用“原则
01
按作用划分
按作用划分
(1)泄洪洞:宣多余泄洪水，保证枢纽安全。（三峡） (2)引水洞:引水发电、灌溉或供水。 (3)排沙洞:排放水库泥沙，延长水库的使用年限， 有利于水电站的正常运行。 (4)放空洞:在必要的情况下放空水库里的水，用于 人防或检修大坝。 (5)导流洞:在水利枢纽的建设施工期用来施工导流 。
隧洞中常需设置支护和永久性衬砌，以 确保隧洞施工期和运用期的安全。
水工隧洞特点
（2）与地面建筑物比较，隧洞的断面 尺寸小， 洞 线 长 ， 施工场地狭窄，施工干扰 较大。
水工建筑物水工隧洞概述
8.3 水工隧洞进口段
➢短管式进水口：深式无压隧洞前的一短压力段。 ➢无压隧洞的压力进口顶板，在检修闸门上游通常是一段倾
斜的椭圆曲线，以1:4~1:6的坡度向下游收缩,以便与检修 闸门和工作门之间的顶板衔接，增加进口段的压力，防止 发生空蚀。 ➢检修门槽前的入口段长度可控制在(0.8~1.0）倍工作闸门 处的孔口高度范围内。检修门槽与工作闸门之间的顶板也 应布置成压坡段，目的在于收缩断面，进一步改善进口的 压力分布和水流流态。 ➢双孔进水口：进水短管中间布置中隔墩，现很少用。
2 水工隧洞的布置
一、总体布置和线路选择
1 总体布置
❖应根据枢纽的任务，对泄水建筑物进行总体规划。 ❖在合理选定洞线的基础上，根据地形、地质、水流条件，
选定进口位置及进口结构形式，确定闸门在洞口中的位置。 ❖确定洞身纵坡及洞身断面形状及尺寸。 ❖根据地形、地质、尾水位等条件及建筑物之间的相互关系，
①干井(弧形闸门)：外水压力、侧向围岩压力、温度和地震作用 ②湿井(平板闸门)：外水压力、侧向围岩压力、温度和地震作用、内水 压力
8.3 水工隧洞进口段
8.3 水工隧洞进口段
2 塔式进水口
❖布置：塔底设闸门，操纵室多设在塔顶，水平截面多为矩 形(Fig8-2a)。
❖缺点：受风浪、地震、冰的影响大，稳定性相对较差，需 工作桥与库岸相连。
❖优点：稳定性比塔式好，施工、安 装比较方便，无须接岸桥梁。
❖缺点：受风浪、冰、地震影响。 ❖适用条件：岸坡较陡、岩石比较坚
固稳定的情况
8.3 水工隧洞进口段
8.3 水工隧洞进口段
8.3 水工隧洞进口段
4 斜坡式
❖优点：结构简单，施工、安装方便，稳定性好，工程量小。 ❖缺点：闸槽倾斜，闸门面积加大，关门时不易靠自重下降。 ❖适用条件：岩坡完整，地形适宜，斜坡的护砌上可直接安装
水工隧洞设计规范最新版本
说明第一章总则第二章基本资料第三章隧洞布置笫四章横断面形状及尺寸笫五章水力设计第六章混凝土和钢筋混凝土衬砌第七章不衬砌与喷锚隧洞第八章灌浆、防渗和排水笫九章观测、运行和维修I附录一*围岩分类表I附录二高流速防蚀设计问题附录三*外水荷载折减系数值选用表附录四圆形有压隧洞衬砌静力计算方法附录五圆拱直墙式隧洞衬砌静力计算方法附录六马蹄形隧洞衬砌静力计算方法附录七隧洞衬砌计算通用程序附录八水喷锚衬砌设计方法附录九混凝土衬砌裂缝及其防止措施打印刷新水工隧洞设计规范(试行)SD134—84组织编写部门：水利电力部水利水电规划设计院主编部门：水利电力部成都勘测设计院批准部门：中华人民共和国水利电力部试行日期：1985年5月1日中华人民共和国水利电力部关于试行《水工隧洞设计规范》SD134—84的通知(84)水电水规字第141号根据国家讣委关于修订设计规范的要求，我部委托水利电力部成都勘测设计院会同有关设讣、科研和高等院校等9个单位修编了《水工隧洞设计规范》SD134-84,经审左现批准该规范颁布试行。
于此同时停1匕使用1966年颁发的《水工隧洞设汁暂行规范》。
各单位在试行过程中，如有意见，请告水利电力部成都勘测设il•院和水利电力部水利水电规划设计院匚1985年3月12日说明水利电力部规划设il•管理局(79)水电规水字第7号文下达成都勘测设汁院主持对水利电力部1966年颁发的《水工隧洞设计暂行规范》进行修订工作。
根据国家建委word（80）建发设字第8号文颁发的“工程建设标准规范的管理办法”的有关规泄精神，以1966年暂行规范为基础，结合我国近年水工隧洞建设经验，搜集并借鉴国外先进技术。
在广泛调查研究、专题总结的基础上，先后提出了规范讨论稿、初稿以及送审稿，召开了多次讨论会，最后由水利水电规划设计院审左，报水利电力部批准，现颁发试行。
参加本规范编写的单位及各单位的主要人员为：主编单位：水电部成都勘测设讣院一一段乐斋、黄孟良、刘俊芳参加编制单位：水电部西北勘测设计院一一杨欣先水电部东北勘测设计院一一赵长海水电部贵阳勘测设计院一一郑治水电部天津勘测设计院一一夏广逊陕西省水电勘测设讣院一一马耀堂水利水电科学研究院一一张有天淸华大学水利系一一张受天陕西机械学院水利系一一戴振霖在本规范的编修过程中，得到了许多单位和专家的大力支持和帮助，提供了许多宝贵的资料、意见和具体建议，特致以谢意。
大学课程《水利工程施工与建筑材料》PPT教学课件：第六章 隧洞施工
钻孔爆破法的施工程序
装药及堵塞
雷管
加工堵塞炮孔用砂袋
装药及堵塞
35
起爆网络连接
第二节 隧洞钻孔爆破施工
三、 清孔装药 在有水或潮湿的炮孔中，应采取防水措施或改用防水炸
药。当采用导爆索起爆时，应该用胶布将导爆索与每个药卷 紧密贴合，才能充分发挥导爆索的引爆作用。
第二节 隧洞钻孔爆破施工
• 四、堵塞 • 常用的堵塞材料有砂子、黏土、岩粉等。小直径炮孔则常
平洞的开挖方法 断面分部开挖
断
●台阶法开挖
面
分
部
开
挖
●导洞法开挖
正台阶法开挖 反台阶法开挖
上导洞法开挖 下导洞法开挖 上下导洞法开挖
14
（二） 台阶开挖法
台阶开挖法一般是将设计断面分成上、下断面(或上、 中、下断面)分次开挖成形的开挖方法。有正台阶法和反台 阶法。洞径或洞高在10m以上，应采用台阶法开挖。 1.正台阶法 在大断面平洞施工中应用较为普遍，其上层开挖高度一般 为6~8m。 如图6-4所示
第二节 隧洞钻孔爆破施工
3.光爆孔布置 孔底应根据岩石的抗爆破性来确定其位置，应将炮孔方向
以3%~5%的斜率外插，这一方面是为了控制超欠挖，另一方 面是为了便于下次钻孔时容易落钻开孔。一般对于松软岩层， 孔底应落在设计轮廓线上；对于中硬岩及硬岩，孔底应落在设 计轮廓线以外10~15cm。此外，为保证开挖面平整，辅助孔 及周边孔的深度应使其孔底落在同一垂直面上，必要时应根据 实际情况调整炮眼深度。
48mm等，用于钻中空孔眼的钻头直径可达102mm，甚至更 大。超过50mm的钻孔施工时，则需要配备相应型号和钻孔 能力的钻机施工。钻头和钻杆均有射水孔,压力水即通过此孔 清洗 岩粉。
《水工隧洞设计》课件
随着城市化进程的不断加速，水工隧洞设计成为当代工程领域的重要课题。 本课程将介绍水工隧洞设计的基本要求、影响因素、分类以及隧洞断面选择 原则等内容。
基本要求
1 安全
确保隧洞在使用期间的结构稳定性和人员安全。
2 经济
利用现代技术和方法，确保隧洞建设和维护的成本最小化。
3 环保
施工技术
考虑施工技术和机械设备的限 制，选择适应施工条件的断面。
隧洞纵断面的设计要点
1 高度设计
根据交通工具和通行要求，确定隧洞的净高度和洞顶高程。
2 坡度设计
为确保水流畅通和能耗降低，设计隧洞的纵向坡度。
3 出口设计
设置合适的出口坡度和引导设施，确保安全和舒适性。
岩石固结应力场的计算方法
1
地质勘探
在隧洞建设和运营过程中，采取环保措施以减少对周围环境的影响。
影响因素
地质条件
岩石稳定性、地下水位、地应力等对隧洞设计 具有重要影响。
运输需求
根据隧洞的用途和所需交通工具，确定设计参 数和尺寸。
施工技术
建设隧洞的可行性和效率受到施工技术的制约。
环境保护
周围环境和生态系统的保护对隧洞设计至关重 要。
基本分类
隧道支护结构的设计
1
永久支护
2
设置衬砌、拱肋等结构，确保隧道的长
期稳定。
3
初步支护
采用钢筋网片、锚杆等支护结构，保护 洞内岩体。
辅助支护
辅助支护措施，如喷锚、注浆等，提高 隧道的安全性。
通过钻孔、取样等方法获取岩石特性和
实地观测
2
地质构造。
通过测量、监测等手段，获取地应力和
应变数据。
水工隧洞(布置、结构及构造)
第六章
水工隧洞
第三节 隧洞的运用管理
• 一、隧洞的检查养护 • 二、隧洞常见的问题及处理 （一）隧洞常见问题及产生原因 （二）隧洞常见问题的处理
第六章
水工隧洞
• （2）隧洞的出口布置应保证水流下泄安全，出流平稳。 • 对于有压隧洞，出口断面面积应小于洞身断面积， 以保持洞内有较大的正压。出口的断面积宜收缩为 洞身断面的80%～90%，收缩方式采用洞顶压坡的形 式。 • 隧洞的出口应通过技术经济比较选择消能防冲方式。 对于高流速、高水头、大流量的泄水隧洞，常为挑 流消能。
第六章
水工隧洞
• 4. 多用途隧洞的布置 • 为了减小工程量，降低工程造价，往往考虑一洞多 用或临时任务与永久任务相结合的布置方式。
第六章
水工隧洞
• (1)泄洪洞与导流洞合一布置在已建工程中较常采用。 • 导流洞的进口高程较低，而泄洪洞进口高程可以较 高，常在施工导流任务完成后，将导流洞前段堵塞， 而在原导流洞口的上方另设进口，由上部进口向后， 隧洞底坡设计为抛物线形式，然后再接一反弧段与 原导流洞相衔接。这种布置形式在工程上常形象地 称为龙抬头形式。
第六章
水工隧洞
• (4)斜坡式 • 斜坡式进水口是在较完整的岩坡上进行平整、开挖、 护砌而修建的一种进水。优点是，结构简单，施工、 安装方便，稳定性好，工程量小。缺点是，由于闸 门倾斜，闸门不易依靠自重下降。斜坡式进口一般 只用于中、小型工程。构造布置见下图。
第六章
水工隧洞
• (5)组合式 • 在实际工程中常根据地形、地质、施工等具体条 件采用。如半竖井半塔式进水口，下部靠岸的塔式 进水口等。具体布置见下图。
第六部分 水工隧洞
第六部分水工隧洞1、水工隧洞：为满足泄洪、灌溉、发电等功能的要求，在岩石层中开凿而成的建筑物。
水工隧洞水流流速大，单宽流量大，能量集中。
2、泄洪洞：配合溢洪道宣泄洪水，保证枢纽安全。
引水洞：引水发电，灌溉或洪水。
排沙洞：排放水库泥沙，延长水库使用年限。
放空洞：在必要的情况下，放空水库，用于人防或检修大坝导流洞：在水利枢纽的建设施工期用来施工导流。
3、水工隧洞进口建筑物的形式有竖井式：在隧洞进口附近岩体比较坚固完整。
塔式：岸坡岩石较差，覆盖层较薄，不宜修建靠岩进口建筑物岸塔式：适于岸坡较陡，岩体比较坚固稳定的情况。
斜坡式：适于较完整的岩坡。
4、无压隧洞多采用圆拱直墙形，有压隧洞一般采用圆形断面。
5、水工隧洞衬砌的作用：①防止围岩变形，保证围岩的稳定。
②承受围岩压力，内水压力和其他荷载③防止渗漏④保护围岩免受水流，空气，温度，干湿变化等冲蚀破坏作用。
⑤平整围岩，减小表面粗糙，增大过流能力。
类型：1）平整衬砌；2）单层衬砌；3）喷锚衬砌；4）组合式衬砌；5）预应力衬砌。
第七部分水闸1、水闸的工作特点和类型（1）稳定方向：水闸必须具有足够的重力，以维持自身的稳定。
（2）渗流方向：应妥善进行防渗设计。
（3）消能防冲方面：必须采取有效的消能防冲措施，以防止河道产生有害的冲刷。
（4）沉降方面：采取必需的地基处理等措施，以减小过大的地基沉降和不均匀沉降可分为：节制闸、进水闸、冲沙闸、分洪闸、挡潮闸、排水闸等。
2、开敞式水闸当闸门全开时过闸水流通畅，适用于有泄洪、排冰、过木或排漂浮物等任务要求的水闸，节制闸、分洪闸常用这种形式。
3、过闸水流的特点1）闸下易形成波状水跃2）闸下容易出现折冲水流3）水流形势复杂。
可采取以下措施：①要选用适宜的最大过闸单宽流量；②合理地进行平面布置，以利于水流扩散，避免或减轻回流的影响；③消除水流的多余能量和采取相应的消能、防冲设施，保护河床及岸坡；④拟定合理的运行方式，严格技规定操作运行。
水工隧洞
外水压力
• 地下水压力是设计最关注的、 也是很难准确确定的。
外水压力
1．外水压力折减系数
• 1．外水压力折减系数的方法 • 隧洞的外水压力作用一般根据围岩的渗透系数、 岩层结构、地质构造、渗流类型、衬砌型式、补 给水源、排水或出水点等条件，通过渗流计算来 确定。但是，计算工作量较大，计算参数难确定， 不现实。用结构力学法计算衬砌结构时需先确定 作用在衬砌面上的外水压力，然后按面力进行计 算。鉴于上述原因《水工建筑物荷载设计规范》 仍选用外水压力折减系数的方法。
外水压力
工程事例
• 2. 因排水失效导致衬砌破坏 • 美国TaumSank压力隧洞，设计水头263m， 钢衬直径5.6m，运行四年后检查发现钢衬 压屈，进一步检查发现外排水系统被碳酸 盐类物质堵塞，外水压力使钢衬压屈所致。
外水压力
工程事例
• 3. 因施工质量差在放水时受外水压力作用 衬砌破坏
• 羊卓湖抽水蓄能电站，位于海拔4000m以上的青藏 高原，引水隧洞长5889m，D=2.5m，混凝土衬砌 0.3~0.5m，深埋（50~450m）于浅变质岩中，放水 速度较快，发现上水平段混凝土衬砌开裂脱落， 混凝土蜂窝麻面，内混模板、杂物，钢筋未绑扎， 最后将2.7km混凝土衬砌段全改为钢衬。
隧洞布置 •
２．隧洞埋设深度
高压隧洞和岔洞虽满足了覆盖厚 度的要求，有时在完好的岩体中仍 会发生水力劈裂，所以提出对地应 力和渗流稳定的要求。
隧洞布置
洞线选择不当
•
工程事例
由于洞线选择不当造成重大损失的工 程事例，如： • 十三陵电站斜管段附近有一条１０多 米宽的大断层，勘探时没发现，斜管 段布置在断层处，其走向、倾角几乎 与断层重合，开挖导洞时发生严重坍 方，延误工期数月；
水工隧洞
水工隧洞第一节概述一、水工隧洞得类型分类方法：按功用分、按受力状态分。
（一）按功用分：（1）泄洪（2）引水：发电、灌溉、供水；航运输水。
（3）排沙（4）放空水库（5）施工导流（二）按受压状态分：（1）有压：水力计算、管流计算在工程布置1受力情况（2）无压：明渠流计算运行条件上差别较大。
（同一条洞前段有压，后段无压）禁忌：明满流交替危害：（1）易引起振动、空蚀。
（2）影响泄流能力。
具体道一个工程，究竟采用有压或无压，应通过技术、经济比较后确定。
二、水工隧洞得工作特点（1）水力特点：深泄水孔：a 泄水能力于H1/2成正比。
B 进口位置低，能预泄。
C 承受得水头较高，易引起空化、空蚀。
D 水流脉动会引起闸门等振动。
E 出口单宽流量大，能量集中会造成下游冲刷。
（2）结构特点：a 洞室开挖后，引起应力重分布，导致围岩变形甚至崩塌，为此常布置临时支护和永久性衬砌。
B 承受较大得内水压力得隧洞，要求围岩具有足够得厚度和必要得衬砌。
（3）施工特点：隧洞一般断面小，洞线长，工序多，干扰大，施工条件差，工期较长。
三、水工隧洞得组成主要包括下列三部分：（1）进口段（2）洞身段（3）出口段第2节水工隧洞得布置及线路选择一、总体布置及线路选择（一）总体布置（1）应根据枢纽得任务，对泄水建筑物进行总体规划。
（2）在合理得选定洞线得基础上，根据地形、地质、水流条件，选定进口得位置及进口结构形成，确定闸门在洞口中得位置。
（3）确定洞身纵坡及洞身断面形状及尺寸。
（4）根据地形、地质、尾水位等条件及建筑物之间得相互关系，选定出口得位置，底扳高程及消能方式。
（二）线路选择选线室设计中得一个至关重要得问题，它关系到工程造价、施工难易、工期长短和运行可靠性等方面。
（1）隧洞得线路应尽量避开不利得地质构造，围岩可能部稳定及地下水位高，渗流量丰富得地段，以减少作用于衬砌上得围岩压力和外水压力。
（2）洞线在平面上应力求短直，这样既可以减少工程费用，方便施工、减少水头损失，便于施工。
水工隧洞设计规范最新版本
说明第一章总则第二章基本资料第三章隧洞布置第四章横断面形状及尺寸第五章水力设计第六章混凝土和钢筋混凝土衬砌第七章不衬砌与喷锚隧洞第八章灌浆、防渗和排水第九章观测、运行和维修附录一* 围岩分类表附录二高流速防蚀设计问题附录三* 外水荷载折减系数值选用表附录四圆形有压隧洞衬砌静力计算方法附录五圆拱直墙式隧洞衬砌静力计算方法附录六马蹄形隧洞衬砌静力计算方法附录七隧洞衬砌计算通用程序附录八* 喷锚衬砌设计方法附录九混凝土衬砌裂缝及其防止措施打印刷新水工隧洞设计规范（试行）SD134—84组织编写部门：水利电力部水利水电规划设计院主编部门：水利电力部成都勘测设计院批准部门：中华人民共和国水利电力部试行日期：1985年5月1日中华人民共和国水利电力部关于试行《水工隧洞设计规范》SD134—84的通知(84)水电水规字第141号根据国家计委关于修订设计规范的要求，我部委托水利电力部成都勘测设计院会同有关设计、科研和高等院校等9个单位修编了《水工隧洞设计规范》SD134—84，经审定现批准该规范颁布试行。
于此同时停止使用1966年颁发的《水工隧洞设计暂行规范》。
各单位在试行过程中，如有意见，请告水利电力部成都勘测设计院和水利电力部水利水电规划设计院。
1985年3月12日说明水利电力部规划设计管理局(79)水电规水字第7号文下达成都勘测设计院主持对水利电力部1966年颁发的《水工隧洞设计暂行规范》进行修订工作。
根据国家建委(80)建发设字第8号文颁发的“工程建设标准规范的管理办法”的有关规定精神，以1966年暂行规范为基础，结合我国近年水工隧洞建设经验，搜集并借鉴国外先进技术。
在广泛调查研究、专题总结的基础上，先后提出了规范讨论稿、初稿以及送审稿，召开了多次讨论会，最后由水利水电规划设计院审定，报水利电力部批准，现颁发试行。
参加本规范编写的单位及各单位的主要人员为：主编单位：水电部成都勘测设计院——段乐斋、黄孟良、刘俊芳参加编制单位：水电部西北勘测设计院——杨欣先水电部东北勘测设计院——赵长海水电部贵阳勘测设计院——郑治水电部天津勘测设计院——夏广逊陕西省水电勘测设计院——马耀堂水利水电科学研究院——张有天清华大学水利系——张受天陕西机械学院水利系——戴振霖在本规范的编修过程中，得到了许多单位和专家的大力支持和帮助，提供了许多宝贵的资料、意见和具体建议，特致以谢意。
水工隧洞
水工隧洞水工隧洞第一节概述一、水工隧洞得类型分类方法：按功用分、按受力状态分。
（一）按功用分：（1）泄洪（2）引水：发电、灌溉、供水；航运输水。
（3）排沙（4）放空水库（5）施工导流（二）按受压状态分：（1）有压：水力计算、管流计算在工程布置1受力情况（2）无压：明渠流计算运行条件上差别较大。
（同一条洞前段有压，后段无压）禁忌：明满流交替危害：（1）易引起振动、空蚀。
（2）影响泄流能力。
具体道一个工程，究竟采用有压或无压，应通过技术、经济比较后确定。
二、水工隧洞得工作特点（1）水力特点：深泄水孔：a 泄水能力于H1/2成正比。
B 进口位置低，能预泄。
C 承受得水头较高，易引起空化、空蚀。
D 水流脉动会引起闸门等振动。
E 出口单宽流量大，能量集中会造成下游冲刷。
（2）结构特点：a 洞室开挖后，引起应力重分布，导致围岩变形甚至崩塌，为此常布置临时支护和永久性衬砌。
B 承受较大得内水压力得隧洞，要求围岩具有足够得厚度和必要得衬砌。
（3）施工特点：隧洞一般断面小，洞线长，工序多，干扰大，施工条件差，工期较长。
三、水工隧洞得组成主要包括下列三部分：（1）进口段（2）洞身段（3）出口段第2节水工隧洞得布置及线路选择一、总体布置及线路选择（一）总体布置（1）应根据枢纽得任务，对泄水建筑物进行总体规划。
（2）在合理得选定洞线得基础上，根据地形、地质、水流条件，选定进口得位置及进口结构形成，确定闸门在洞口中得位置。
（3）确定洞身纵坡及洞身断面形状及尺寸。
（4）根据地形、地质、尾水位等条件及建筑物之间得相互关系，选定出口得位置，底扳高程及消能方式。
（二）线路选择选线室设计中得一个至关重要得问题，它关系到工程造价、施工难易、工期长短和运行可靠性等方面。
（1）隧洞得线路应尽量避开不利得地质构造，围岩可能部稳定及地下水位高，渗流量丰富得地段，以减少作用于衬砌上得围岩压力和外水压力。
（2）洞线在平面上应力求短直，这样既可以减少工程费用，方便施工、减少水头损失，便于施工。
第六章水工建筑物
图4-2-2 Ⅰ型反滤
图4-2-3 Ⅱ型反滤
六 坝体排水及构造要求
坝体排水的作用是：控制和引导渗流，降低浸润线 ，加速孔隙水压力消散，防止渗流出逸处产生渗透变形 ，并保护下游坝坡免遭冻胀破坏。 (1) 坝体排水必须满足以下要求： ① 应有充分的排水能力，以保证自由地向坝外排出全部渗
透水；
② 应按反滤原则设计，以保证坝体及地基土不发生渗透破 坏； ③ 便于观测和检修。
重力坝布置、设计基本要求及安全标准
重力坝坝体结构设计
重力坝坝身泄水建筑物型式
重力坝消能防冲结构设计 重力坝基础处理原则和主要方法
考 试 大 纲
第 三 节 拱 坝 设 计
拱坝布置、设计基本要求及安全标准
拱坝坝体结构设计
拱坝坝身泄水建筑物型式
拱坝消能防冲结构设计 拱坝基础处理原则和主要方法
考 试 大 纲
二 各种筑坝材料的选择标准及 其填筑标准
• （3）反滤料、过滤料及排水材料 • 1）反滤料、过滤层料和排水体料应采用质地致密坚 硬，具有高度抗水性和抗风化能力的材料，风化料 一般不能用作反滤料。 • 2）材料应具有要求的级配和透水性，其中反滤料和 排水体料中粒径小于0.075mm的颗粒含量应不超过5 ％。 • 3）宜尽量利用天然砂砾料筛选，当缺乏天然砂砾料 时，亦可人工轧制，但应选用抗水性和抗风化能力 强的母岩材料。 • 4）3级低坝经过论证可采用土工织物作为反滤层。
四 坝体防渗体的选择
在土石坝中，土质防渗体是应用最为广泛的防渗结构，且 可用作防渗体的土料范围很广。 土质防渗体的主要结构形式为心墙和斜墙（图4-1-1）。 防渗体顶部的水平宽度需要考虑机械化施工的要求，不应 小于3m。 土质防渗体顶部在正常蓄水位或设计洪水位以上的超高， 应按表4.1.2-1的规定取值。
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第六章
水工隧洞
• (2)泄洪洞与发电洞合一布置 • 泄洪洞与发电洞的合一布置是在洞前段共用一洞， 在后段分岔为两个洞分别来泄洪与发电。对于泄洪 量大、经常使用的泄洪洞或重要的水电站，不宜采 用这种布置方式。
第六章
水工隧洞
• (3) 发电与灌溉隧洞的合一布置 • 发电与灌溉隧洞合一布置，水轮机尾水后接灌溉渠 道，利用发电尾水进行灌溉。由于发电是经常性的， 而灌溉用水是季节性的，所以应在发电尾水的后面 设置一弃水设施，将不需灌溉时的发电尾水排入下 游河道。
第六章
水工隧洞
• (4)斜坡式 • 斜坡式进水口是在较完整的岩坡上进行平整、开挖、 护砌而修建的一种进水。优点是，结构简单，施工、 安装方便，稳定性好，工程量小。缺点是，由于闸 门倾斜，闸门不易依靠自重下降。斜坡式进口一般 只用于中、小型工程。构造布置见下图。
第六章
水工隧洞
• (5)组合式 • 在实际工程中常根据地形、地质、施工等具体条 件采用。如半竖井半塔式进水口，下部靠岸的塔式 进水口等。具体布置见下图。
地形条件
施工条件
第六章
水工隧洞
• 1．地质条件 • 隧洞路线应选在地质构造简单、岩体完整稳定、岩 石坚硬的地区，尽量避开不利的地质构造，要尽量 避开地下水位高、渗水严重的地段。洞线要与岩层、 构造断裂面及主要软弱带走向有较大的交角，对胶 结紧密的厚岩层走向，其夹角不宜小于30°，对薄 层以及层间连接较弱，其夹角不小于45°。
第六章
水工隧洞
• 2．隧洞的纵坡选择 • 有压洞的纵坡主要取决于进出口高程，要求全线洞 顶保持不小于2m的压力水头。有压洞的底坡不宜采 取平坡或反坡，因其会出现压力余幅不足且不利于 检修排水。有压洞的纵坡一般取为3‰～10‰。 • 无压隧洞的纵坡应根据水力计算加以确定，一般要 求在任何运用情况下，纵坡均应大于临界坡度。
第六章
水工隧洞
• （4）放空洞：在必要的情况下放空水库。 • （5）导流洞：在水利枢纽的施工期用来施工导流。
第六章
水工隧洞
• 在设计水工隧洞时，应根据枢纽的规划任务，尽量考 虑一洞多用，以降低工程造价。如施工导流洞与永久 隧洞相结合，枢纽中的泄洪、排沙、放空隧洞的结合 等。
第六章
水工隧洞
• 2.按洞内水流状态分类 • （1）有压洞：工作闸门布置在隧洞出口，洞身全 断面被水流充满，隧洞内壁承受较大的内水压力。 • （2）无压洞：工作闸门布置在隧洞的进口，水流 没有充满全断面，有自由水面。
第六章
水工隧洞
第一节 概
述
• 在水利枢纽中为满足泄洪、灌溉、发电等各项任务 在岩层中开凿而成的建筑物叫水工隧洞。 一、水工隧洞的特点 （一）结构特点 在岩层中开挖隧洞后，引起洞孔附近应力重新分布， 岩体产生新的变形，严重的会导致岩石崩塌。围岩除了 产生作用在衬砌上的围岩压力以外，同时又具有承载能 力，可以与衬砌共同承受内水压力等荷载。围岩压力与 岩体承载能力的大小，主要取决于地质条件。因此，应 使隧洞尽量避开软弱岩层和不利的地质构造。
塔 式 构 造 布 置 图
•
第六章
水工隧洞
岸 塔 式 构 造 布 置 图
•
第六章
水工隧洞
• 斜坡式构造布置图
第六章
水工隧洞
• 组合式构造布置图
第六章
水工隧洞
• 通气孔：设在泄水隧洞进口或中部的闸门之后应设 通气孔，其作用是： • ①在工作闸门各级开度下承担补气任务； • ②检修时，在下放检修闸门后，放空洞内水流时补 气； • ③检修完成后，向检修闸门和工作闸门之间充水时， 通气孔用以排气。 • 通气孔的上部进口必须与闸门启闭机室分开设置，通 气孔风速应保持在20 m/s左右为好。
第六章
水工隧洞
• 一般说来，隧洞可以设计成有压的，也可设计成无 压的，也可设计成前段是有压的而后段是无压的。 但应注意的是，在同一洞段内，应避免出现时而有 压时而无压的明满流交替现象，以防止引起振动、 空蚀等不利流态。
第六章
水工隧洞
第二节 水工隧洞的布置和构造
• 一、水工隧洞的布置 • （一）水工隧洞的线路选择 • 隧洞的路线选择关系到工程造价、施工难易、工程 进度、运行可靠性等方面。影响隧洞线路选择的因 素很多，如地质、地形、施工条件等。隧洞的线路 选择主要考虑以下几个方面的因素： 地质条件 水流条件
第六章
水工隧洞
• （2）隧洞的出口布置应保证水流下泄安全，出流平稳。 • 对于有压隧洞，出口断面面积应小于洞身断面积， 以保持洞内有较大的正压。出口的断面积宜收缩为 洞身断面的80%～90%，收缩方式采用洞顶压坡的形 式。 • 隧洞的出口应通过技术经济比较选择消能防冲方式。 对于高流速、高水头、大流量的泄水隧洞，常为挑 流消能。
第六章
水工隧洞
• （2）塔式 • 塔式进口建筑物是独立于隧洞的进口处而不依靠山 坡的塔，用工作桥与岸坡相连。其缺点是，受风浪、 冰、地震的影响大，稳定性相对较差，需要较长的 工作桥。常用于岸坡岩石较差，覆盖层较薄，不宜 修建靠岸进口建筑物的情况。构造布置见下图。
第六章
水工隧洞
• （3）岸塔式 • 此种进口是靠在开挖后洞脸岩坡上的进水塔。塔身 可以是直立的或倾斜的。岸塔式的稳定性较塔式的 好，不需工作桥。适用于岸坡较陡，岩体比较坚固 稳定的情况。构造布置见下图。
第六章
水工隧洞
有压洞的工作闸门布置在出口布置图
第六章
水工隧洞
• 二、水工隧洞的布置和构造 • （一）进口段的形式和构造 • 1．进口建筑物的形式 • （1） 竖井式 • 竖井式进口是进口附近的岩体中开凿竖井。优点是 结构比较简单，不需要工作桥，不受风浪和冰的影 响，抗震性及稳定性好。构造布置见下图。
第六章
水工隧洞
• 4.施工条件 • 洞线选择应考虑施工出渣通道及施工场地布置问题。 对于长隧洞，还应注意利用地形、地质条件布置施 工支洞、斜洞、竖井，增加总工作面，加快施工进 度。 • 此外，洞线选择应满足枢纽总体布置和运行要求， 避免在隧洞施工和运行中对其它建筑物产生干扰。
第六章
水工隧洞
• （二）水工隧洞的工程布置 • 隧洞进、出口的布置主要包括：进、出口和洞身及 闸门的布置。 • 1、进、出口布置 • （1）隧洞的进口高程应根据隧洞的用途及实际运 用要求来加以确定。 • 发电引水隧洞的进口，顶部高程应在水库最低工作 水位以下0.5～1.0m，底部应高出水库淤沙高程最 少1.0m以上。 • 灌溉隧洞的进口高程应保证在水库最低工作水位时， 能引入设计流量，应满足引水高程的要求，并应与 下游灌区布置在同一侧。 • 排沙洞应设置在需要排沙的发电、灌溉引水洞进口 附近，其高程宜较低。
第六章
水工隧洞
黑龙江农垦林业职业技术学院
第六章
水工隧洞
第六章 第一节 概 述
水工隧洞
第二节 水工隧洞的布置和构造
第三节
隧洞的运用管理
习题
第六章
水工隧洞
第一节 概 述
一、水工隧洞的特点
（一）结构特点 （二）水流特点 （三）施工特点
二、水工隧洞的类型
1.按用途分类 2.按洞内水流状态分类
第六章
水工隧洞
第六章
水工隧洞
• 在高地应力地区，洞线应与最大水平地应力方向尽 量一致，以减少隧洞的侧向围岩压力。隧洞应有足 够的覆盖厚度，对于有压隧洞，当考虑弹性抗力时， 围岩的最小覆盖厚度不小于3倍洞径。 • 在隧洞的进、出口处，围岩的厚度往往较薄，一般 情况下，进、出口顶部的岩体厚度不宜小于1倍的 洞径或洞宽。
第六章
水工隧洞
• （二）水流特点 • 1、枢纽中的泄水隧洞，其进口通常位于水下较处， 属深式泄水洞。 • 2、由于作用在隧洞上的水头较高，流速较大，如 果隧洞在弯道、渐变段等处的体型不合适或衬砌表 面不平整，都可能出现气蚀而引起破坏，所以要求 隧洞体型设计得当、施工质量良好。
第六章
水工隧洞
• 3、泄水隧洞的水流流速高、单宽流量大、能量集 中，在出口处有较强的冲刷能力，必须采取有效的 消能防冲措施。
第六章
水工隧洞
• 2．地形条件 • 隧洞的路线在平面上应尽量短而直。如因地形、地 质、枢纽布置等原因需要转弯时，对于低流速的隧 洞弯道曲率半径不应小于5倍洞径或洞宽，转弯转 角不宜大于60°，弯道两端的直线段长度也不宜小 于5倍的洞径或洞宽。高流速的隧洞应避免设置曲 线段。
第六章
水工隧洞
• 3.水流条件 • 隧洞的进口应力求水流顺畅，减少水头损失。水流 应与下游河道平顺衔接，与土石坝下游坝脚及其建 筑物保持足够距离，防止出现冲刷。
第六章
水工隧洞
• 3. 闸门位置布置 • 检修闸门设置在隧洞进口，一般要求在静水中启闭。 工作闸门用来调节流量和封闭孔口，要求能 • 在动水中启闭。 • 无压洞的工作闸门布置在进口。为保证门后洞内无 压流的流态，门后洞顶应高出洞内水面一定高度， 并向门后通气。 • 有压洞的工作闸门布置在出口。洞内始终为有压流， 水流流态稳定。具体布置见下图。
第六章
水工隧洞
（二）洞身段的形式与构造 • 1．洞身断面形式及尺寸 • (1)无压隧洞的断面形式及尺寸 • 无压隧洞多采用圆拱直墙形（城门洞）断面。如围 岩条件较差还可以采用马蹄形断面。 • 无压隧洞的断面尺寸主要根据其泄流能力要求及洞 内水面线来确定。
第六章
水工隧洞
• 流速较低、通气良好的隧洞，要求水面以上净空不 小于洞身断面面积的15%～25%，冲击波波峰高不应 超过城门洞形断面的直墙范围。在确定隧洞断面尺 寸时，还应考虑到洞内施工和检查维修等对最小尺 寸的要求。 • (2)有压隧洞的断面形式及尺寸 • 有压隧洞由于内水压力较大，一般均采用圆形断面。 • 有压隧洞的断面尺寸应根据泄流能力要求以及沿程 压坡线情况来确定。
第六章
水工隧洞
• （三）施工特点 • 隧洞洞身断面小，施工场地狭窄，洞线长，施工作 业工序多，干扰大，工期一般较长。尤其是兼有导 流任务的隧洞，其施工进度往往控制着整个工程的 工期。因此，加快施工进度是隧洞工程建设中需要 引起足够的重视。’