兴隆引水隧洞结构计算书2015.7.1
输水涵管(隧洞)结构计算
2.2、计算依据及参数
2.2.1 工程等别、建筑物级别及洪水标准 QMA 水库总库容 4095 万 m3，为中型水库，工程等别为Ⅲ等，大坝、 溢洪道、 放水涵管等主要建筑物为 3 级。 洪水设计标准 2004 年 4 月 《QMA 水库大坝安全技术认定书》中，水库按 2%洪水设计，0.333%洪水校核， 水库校核水位 235.0m（相应泄量 Q=1240m3/s） ，设计水位 234.15m（相应 泄量 Q=929m3/s） ，正常水位 232.8m，死水位 219.23m。 根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》 （SL252—2000） ，并结合 本水库的历史设计洪水标准，本次安全评价设计洪水标准为：50 年一遇 洪水设计，1000 年一遇洪水校核，下游消能防冲采用 30 年一遇洪水设 计。 2.2.2 计算依据 根据《水工隧洞设计规范》 （SL279-2002）的有关规定，隧洞衬砌型
5. 内水和外水压力均匀部分作用下，衬砌断面的轴力 N 为：
N p pri pr0 1 A r0 r A i
2
式中 r0 —衬砌的外半径， m ；
i —衬砌的内半径， m ；
p —内水压力， KPa ；
A
A —弹性特征因素：
E h 1 K 0 E h 1 1 2 K 0
合计
194.7213 467.456 499.0228
注： 0 为管顶， / 2 为管侧， 为管底；正弯矩为管内侧受拉，负弯 矩为管外侧受拉；轴力正为压，负为拉。φ
3.1.3 结构最小配筋复核计算 内、外侧配筋计算公式：
N N h a 2 M 2 h a N N h a 2 M f 2 h a 式中 —钢筋的允许应力：
引水隧洞工程施工方法说明及附图
第7章引水隧洞工程施工方法说明及附图概述7.1.1 工程概况引水隧洞位于小金河右岸，全长约，隧洞进口底板高程，开挖断面为马蹄形，出口底板高程，比降2‰，引水流量120m3/s。
本工程主要以III2、Ⅳ1、Ⅴ类围岩为主，隧洞为圆形断面，总长，内径，C20钢筋混凝土衬砌，衬砌厚度为~。
隧洞顶拱120º范围内采用回填灌浆，Ⅳ、Ⅴ类围岩地段四周进行固结灌浆。
本标段引水隧洞工程为（隧）17+000m～（隧）17+段的施工，主要包括石方洞挖、锚杆制安、喷混凝土、混凝土浇筑、止水、钢筋制安、回填灌浆、固结灌浆等工程。
7.1.2 地质概况工程区位于小金、丹巴弧形构造带内，主要位于该弧形构造带的北西翼，受弧形构造控制。
本标段引水线路桩号从（隧）17+000~17+，段长，洞室最大垂直埋深一般320m，倾向水平埋深约300~500m。
围岩为Smx5二云英片岩与二云片岩不等厚互层，跨洞线断裂为扎科断裂带，位于中路背斜南西侧，北西斜交于水子断裂（F10），工区延伸长度大于21km。
该断裂系由多条断层组成的宽约120m~150m断裂带，两盘岩层均由志留系组成，上盘岩层直立、倒转，下盘次级褶皱发育，破碎带宽30~100m，断距大于500m，为一压扭性断裂。
本断裂带距下游关州电站厂址约730m，产状N76ºW/SW∠87º，在（隧）17+~17+与洞轴线近于直交。
岩体主要发育N76ºW/SW∠87º、N15ºE/SE∠62º和N27ºE/SE∠32º三组构造裂隙。
)洞室围岩新鲜，岩体中隐藏裂隙教发育，岩体多呈破碎状、互层状结构，以Ⅳ、V类围岩为主。
围岩稳定性差，成洞条件差，存在断续掉块、小型楔型失稳体及局部塌方等问题。
由于埋深较大，地应力较高，二云片岩洞段存在塑性变形问题，施工开挖后需进行及时有效支护处理。
引水隧洞工程工程量见表。
表引水隧洞工程主要工程量见表引水隧洞开挖支护施工程序及施工方法7.2.1 施工布置7.2.1.1施工道路本标段引水隧洞开挖施工道路：引水隧洞→9#施工支洞上支洞→9#施工支洞→原有施工公路→303省道公路→临时交通桥→李龙桥碴场。
引水式水电站设计计算书
目录第一章（空） (2)第二章枢纽布置、挡水及泄水建筑物 (2)第三章水能规划 (14)第四章水电站引水建筑物 (20)第五章水电站厂房 (32)第六章专题机墩结构动力计算 (35)第一章 （空）第二章 枢纽布置、挡水及泄水建筑物2．2挡水及泄水建筑物2.2.1坝高的确定2.2.1.1 设计状况2h l =0.0166×（1.5×16）5/4×61/3=1.6m 2L l =10.4×1.60.8=15.15mm L H cth L h ho L L L 53.0115.156.124212=⨯⨯==πππm h 83.27.053.06.1=++=∆设校核状况2h l =0.0166×165/4×61/3=0.9653m2L l =10.4×0.96530.8=10.11mm L H cth L h ho L L L 29.0111.109653.024212=⨯⨯==πππm h 76.17.029.09653.0=++=∆校2.2.1.2 坝顶高程m h H h H 76.24176.24176.124083.24083.2238max =⎭⎬⎫⎩⎨⎧=+=∆+=+=∆+=校校设设坝顶高程取坝顶防浪墙高为1.2m ，则坝顶高程为241.76-1.2=240.56m2.2.2 挡水建筑物2.2.2.1基本剖面应力条件 m HB c22.813.081.924119101=-=-=αγγ稳定条件 m f KH B c68.893.0081.92468.011910.1)(102=⎪⎭⎫⎝⎛-+⨯⨯=-+=αλγγ坝底宽度 m B B B 68.8968.8922.81max max 21=⎭⎬⎫⎩⎨⎧=⎭⎬⎫⎩⎨⎧= 取89.7m2.2.2.2实用剖面坝顶宽度(8%~10%)H=(0.08~0.1)×127.56=10.2～12.756m 取坝顶宽为12米。
输水隧道结构检算-计算书
输水隧道设计计算书二○一一年七月批准：审核：校核：编写：目录1 设计计算依据 (1)2 设计原则 (1)3 结构设计检算原则 (1)4 设计计算范围 (4)5 计算模式及材料参数 (4)5.1计算模式 (4)5.2地层参数 (5)5.3支护材料参数 (5)6 荷载计算 (5)7 隧道结构检算 (8)7.1 按承载能力极限状态的隧道结构安全性检算 (8)7.1.1 初支结构安全性检算 (8)7.1.2工况一下衬砌结构安全性检算 (12)7.1.3工况二下衬砌结构安全性检算 (16)7.1.4工况三下衬砌结构安全性检算 (20)7.1.5工况四下衬砌结构安全性检算 (24)7.2按正常使用极限状态的长期组合效应下衬砌结构裂缝检算 (27)8 结论及建议 (33)1 设计计算依据(1)《水工隧道设计规范》DL/T 5195-2004(2)《水工混凝土计规范》DL/T 5057-1996(3)《水工建筑物荷载设计规范》DL5077-1997(4)《水工建筑物抗震设计规范》DL5073-2000(5)《水利水电工程结构可靠度设计统一规范》GB50199(6)《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB50086(7)《水利水电工程地质勘察规范》GB50287(8)《水工建筑物地下开挖工程施工技术规范》DL/T 5099(9)《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》DL/T 5148(10)《水电站进水口设计规范》SD303(11)地勘报告2 设计原则(1)区间隧道设计应满足城市规划、隧道使用、施工工艺的要求，同时应尽可能减小对周边环境、地面交通的影响，减少建筑物的拆迁和管线的改移。
(2)结构设计应满足城市规划、输水功能、施工、防水、防腐蚀等要求，结构在施工和使用区间应具有足够的强度、刚度、稳定性和足够的耐久性；(3)区间隧道内净空尺寸应满足输水量、设备布置、施工工艺等要求，并考虑施工误差、结构变形、测量误差等影响。
(4)根据地质条件、区位环境、周边建筑及管线、道路交通等情况，合理选择施工方法和结构形式，尽量减少施工期间和建成后对环境造成的不利影响。
水工隧洞优化设计计算书
式（1.1）
式（1.2）
式（1.3）
式中h—当 =20～250时，为累计频率5%的波高h5%；当 =250～1000时，为累计频率10%的波高h10%。g为9.8 m/s2。Cth=(e^x+e^-x)/(e^x-e^-x)。
v0为计算风速，m/s。设计洪水位和校核洪水位采用不同的计算风速值。设计洪水位时，采用多年平均最大风速的1.5倍即 ；校核洪水位时，采用多年平均最大风速12.7m/s。
1.00
0.200
0.200
12.522
出口断面
140.63
1.00
12.522
总和
0.662
96.57
0.145
12
13
14
15
16
17
vi2/2g
(m)
hji=(4)*(12)
(m)
hfi=(9)*(12)
(m)
Hwi
(m)
H=水位-出口底板高层-hwi（m）
zi+pi/γ=Hi-v2/2g(m)
根据《混凝土重力坝设计规范（SL319-2005）》规定:非溢流坝段的基本断面呈三角形，其顶点宜在坝顶附近。基本断面上部设坝顶结构。坝体的上游面可为铅直面、斜面或折面。实体重力坝上游坝坡铅直。下游坝坡可采用一个或几个坡度，应根据稳定和应力要求并结合上游坝坡同时选定。下游坝坡宜采用1∶0.6～1∶0.8，下游坝坡取1：0.75。
坝前水深H=正常蓄水位-河床底高程=718.00-674.5=43.5 m
此时 =9.8*218.7/12.72=13.29m为累计频率为5%的坡高
校核洪水位时沿风向的地址剖面面积S=2958.3072m2，
隧洞计算
q = 0.7 ⋅ rh = 0.7 r
B 2 fk
一、荷载及荷载组合
②侧向山岩压力计算
e1 、e2 为水平山岩压力强度。 为水平山岩压力强度。
A）在洞顶面处： ）在洞顶面处：
q
e1 = 0.7γ ⋅ h ⋅ tg 2 45o − φ 2
垂直压强 系数
(
)
B L
h
H
B）在洞底面处：
e2 = (0.7 h + H ) ⋅ γ ⋅ tg 45 − 2
δ=
(1+ µ )⋅ro
E
P
P = K ⋅ Y 变形相容Y = δ
E 那么，K = (1+ µ )⋅ro ，式中：E − 岩石弹石KN / cm2，
µ − 泊松比，r o −隧洞衬砌外半径。
一、荷载及荷载组合
经验和分析说明：在同样得围岩中，洞径大， K 值小； 洞径小， K值大，而且大致成反比。为了计算方便，人们采 用半径为1m的圆形坑道的K值，作为标准，用Ko表示(亦称单 位弹性抗力系数)，当用m为单位时： K : K o = 1(m ) : γ e (m ) 即 ： = K eo K γ 以cm为单位时： K : K o = 100(cm ) : γ e (cm )
隧洞衬砌结构计算书
隧洞衬砌结构计算书项目名称_____________日期_____________设计者_____________校对者_____________一、示意图：二、基本资料：1．依据规范及参考书目：《水工隧洞设计规范》（DL/T 5195-2004，以下简称《规范》）《水工混凝土结构设计规范》(SL 191-2008)，以下简称《砼规》《隧洞》（中国水利水电出版社，熊启钧编著）《水工隧洞和调压室水工隧洞部分》（水利电力出版社，潘家铮编著）2．几何参数：半跨宽度L1＝2.000 m；顶拱半中心角α ＝60.00°拱顶厚度D1＝0.400 m；拱脚厚度D2＝0.600 m侧墙厚度D3＝0.600 m；侧墙高度H2＝4.000 m隧洞衬砌断面形式：圆拱直墙形底板厚度D4＝0.600 m底板位置贴角尺寸c ＝0.200 m3．荷载信息：外水压力折减系数β ＝0.20顶部山岩压力端部值Q1＝70.00kN/m；顶部山岩压力中间值Q2＝70.00kN/m 侧向山岩压力上侧值Q3＝40.00kN/m；侧向山岩压力下侧值Q4＝50.00kN/m 底部山岩压力端部值Q5＝0.00kN/m；底部山岩压力中间值Q6＝0.00kN/m 顶拱围岩弹抗系数K1＝500.0 MN/m3侧墙围岩弹抗系数K2＝500.0 MN/m3底板围岩弹抗系数K3＝500.0 MN/m3顶拱灌浆压力P d＝0.00 kPa；P d作用半中心角αp＝0.00°其他部位灌浆压力P e＝0.00 kPa4．分项系数：建筑物级别：1级；钢筋混凝土构件的基本效应组合下承载力安全系数K ＝1.35钢筋混凝土构件的偶然效应组合下承载力安全系数K' ＝1.15衬砌自重分项系数γQ1＝1.10；山岩压力分项系数γQ2＝1.00内水压力分项系数γQ4＝1.00；外水压力分项系数γQ5＝1.00灌浆压力分项系数γQ3＝1.005．材料信息：混凝土强度等级：C25轴心抗压强度标准值f ck＝16.70 N/mm2；轴心抗拉强度标准值f tk＝1.78 N/mm2轴心抗压强度设计值f c＝11.90 N/mm2；轴心抗拉强度设计值f t＝1.27 N/mm2混凝土弹性模量E c＝2.80×104 N/mm2纵向受力钢筋种类：HRB335钢筋强度设计值f y＝300 N/mm2；弹性模量E s＝2.00×105 N/mm2钢筋合力点到衬砌内、外边缘的距离a ＝0.050 m混凝土裂缝宽度限值[ωmax] = 0.300 mm6．荷载组合：7．荷载组合下弹性抗力、围岩压力及灌浆压力信息：三、内力计算：N -- 衬砌计算截面的轴向力，以受拉为正，kN；Q -- 衬砌计算截面的剪力，以逆时针转动为正，kN；M -- 衬砌计算截面的弯矩，以内边受拉为正，kN·mu -- 衬砌计算截面的切向位移，mm；v -- 衬砌计算截面的法向位移，mm；ψ -- 衬砌计算截面的转角位移，度；k -- 衬砌计算截面的围岩抗力，kPa计算节点编号顺序为：底板或底拱、底圆按照从左到右编号；顶板板或顶拱、顶圆按照从右到左编号；其余部位按照从下到上编号；1．工况“不计弹抗+围岩压力”承载能力极限状态下的内力计算：2．工况“不计弹抗+围岩压力”正常使用极限状态下的内力计算：3．工况“弹抗+不计侧向围岩压力”承载能力极限状态下的内力计算：4．工况“弹抗+不计侧向围岩压力”正常使用极限状态下的内力计算：5．工况“施工充填灌浆”承载能力极限状态下的内力计算：6．工况“施工充填灌浆”正常使用极限状态下的内力计算：四、截面承载验算：衬砌截面按偏心受压或偏心受拉构件进行承载力和配筋计算：1．偏心受压截面正截面承载力计算依据：首先按素混凝土偏心受压构件进行承载力验算，验算公式如下：K×N ≤ φ×γm×f t×b×h/（6×eo/h-1）《砼规》式5.2.3-3K×N ≤ φ×f c×b×h/（6×eo/h+1）《砼规》式5.2.3-4如果承载力验算不满足，则进行配筋计算，公式如下：KN ≤ f c×b×χ+f y'×As'-σs×As 《砼规》式6.3.2-1KNe ≤ f c×b×χ×（ho-χ/2）+f y'×As'（ho-a s'）《砼规》式6.3.2-2 2．偏心受拉截面正截面承载力计算依据：轴向力作用在钢筋A s合力点与A s'合力点之间的小偏心受拉构件：KNe ≤ f y' × As' × （ho - a s'）《砼规》式6.4.2-1KNe' ≤ f y×As × （ho' - a s）《砼规》式6.4.2-2轴向力作用在钢筋A s合力点与A s'合力点之外的大偏心受拉构件：KN ≤ f y×As-f y'×As'-f c×b×χ《砼规》式6.4.3-1KNe ≤ f c×b×χ×（ho-χ/2）+f y'×As'（ho-a s'）《砼规》式6.4.3-2 3．截面抗剪验算依据：当满足下述条件时，可不配置抗剪钢筋：K×V ≤ 0.7×βh×f t×b×ho 《砼规》式6.5.4-1βh ＝（800 / ho）1/4《砼规》式6.5.4-24．工况“不计弹抗+围岩压力”配筋计算结果：5．工况“弹抗+不计侧向围岩压力”配筋计算结果：6．工况“施工充填灌浆”配筋计算结果：7．部位“底板”内侧配筋计算结果：“弹抗+不计侧向围岩压力”工况下，底板0计算点的截面内侧配筋最不利：该截面高度h = 600 mm，截面宽度b = 1000 mm弯矩m = 96.42 kN·m（内侧受拉为正），轴力N = 49.90 kN（受压为正）（a）、偏心距计算：偏心距e o = M/N = 96421891/49899 = 1932.4mme o >= h/30 = 20.0mm,故按实际偏心距e o = 1932.4 mm计算。
发电引水隧洞设计计算书(43页)
编号：隧洞-01工程名称：电站工程设计阶段：施工图设计发电引水隧洞设计计算书签名日期审查：校核：计算：目录1 引言....................................................................................................................... 错误!未指定书签。
2 设计依据文件和规范........................................................................................... 错误!未指定书签。
2.1有关本工程的文件 ....................................................................................... 错误!未指定书签。
2.2主要设计规范 ............................................................................................... 错误!未指定书签。
2.3主要参考资料 ............................................................................................... 错误!未指定书签。
3 设计基本资料....................................................................................................... 错误!未指定书签。
3.1工程等别与建筑物级别 ............................................................................... 错误!未指定书签。
引水隧洞衬砌钢模台车受力计算书
XX引水隧洞土建工程（合同编号: MP2010/CⅡ）引水隧洞衬砌钢模台车受力计算书批准：审核：编写：中国水利水电第X工程局有限公司XX水电站项目部目录1、工程概况 (1)2、引水隧洞钢管脚手架受力分析 (1)2.1、刚筋钢拱架受力分析 (1)2.1.1、荷载取值 (1)2.1.2、荷载分项系数 (3)2.1.3、荷载计算 (3)2.1.4、受力分析 (3)2.2、脚手架受力分析 (5)2.2.1、荷载取值 (5)2.2.2、总荷载计算 (5)2.2.3、立杆长细比计算 (5)2.2.4、立杆稳定性计算 (6)1、工程概况引水隧洞边顶拱混凝土施工采用的模板支撑方案为：在顶拱部位采用Φ25的钢筋制作成刚筋拱架直接支撑模板，刚筋拱架间距0.3m ，顶拱跨度为5.6m 。
拱架下部采用Φ48mm 的钢管脚手架支撑拱架，钢管脚手架立杆横距0.5m ，立杆纵距0.5m ，步距0.5m 。
为确保该支撑系统安全可靠，我部对其进行了受力分析计算，证明该支撑系统满足施工安全要求，其受力分析过程如下。
2、引水隧洞钢管脚手架受力分析根据引水隧洞工程混凝土浇筑分仓情况，由于每仓边顶拱混凝土为2.8m 高，顶拱混凝土起拱位置的模板受水平压力最大，而顶拱中心点位置的模板受竖直压力最大，故取顶拱部位起拱点和顶拱中心点作为最不利位置进行受力分析。
2.1、 刚筋钢拱架受力分析2.1.1、 荷载取值（1）竖向荷载竖向荷载最大值出现在顶拱中心点位置。
① 混凝土侧压力计算混凝土最大侧压力按下列二式计算，并取两个计算结果中的较小值：1/20120.22c p =γt ββv ；c p =γH ；式中：p ——新浇筑混凝土对模板的最大侧压力，kN/m 2；c γ——混凝土的表观密度，根据本工程实际情况，钢筋混凝土取25kN/m 3；0t ——新浇筑混凝土的初凝时间，h ，可按实测确定。
当缺乏试验资料时，可采用0200/15t =T +（）计算（T 为混凝土的浇筑温度）。
某水电站引水隧洞衬砌结构计算书
目录1 计算总说明 (1)1.1 计算目的及要求 (1)1.2 基本资料 (1)1.3 计算原则和假定 (1)1.4 材料参数 (2)1.5 参考书目及资料 (2)2 计算过程 (3)2.1 围岩分担内压 (3)2.2 按初拟配筋计算钢筋应力 (8)2.3 按限裂标准复核钢筋应力 (9)2.4 抗外压计算 (11)3 计算成果及分析 (13)4 附图........................................... 错误！未定义书签。
引水隧洞衬砌结构计算书1 计算总说明1.1 计算目的及要求本算稿采用高压隧洞的透水衬砌方法（公式法）对某水电站引水隧洞进行内力和配筋计算，为施工详图设计阶段引水隧洞衬砌的施工图绘制提供合理的数据依据。
1.2 基本资料引水隧洞布置于XX河左岸，进水口至调压室引水隧洞长全长15541.226 m，为有压隧洞。
引水隧洞建筑物为3级，结构安全级别为Ⅱ级。
沿线山体雄厚，设计洞轴线与主要结构面呈较大角度相交，具备基本的地形地质条件，围岩类别以Ⅲ类为主，局部稳定性差，应及时采取支护措施；少部分洞段属Ⅱ类围岩，基本稳定，Ⅳ~Ⅴ类围岩不稳定。
Ⅱ、Ⅲ1类围岩段，采用马蹄形断面(喷锚支护方式)，Ⅲ2、Ⅳ、Ⅴ类围岩段采用马蹄形或圆形断面（钢筋混凝土衬砌支护方式），本算稿仅针对钢筋混凝土衬砌支护段进行结构计算。
围岩分类及参数详见附页互提资料单。
1.3 计算原则和假定高压隧洞的结构设计采用了透水衬砌方法进行计算，本工程采用公式法进行计算。
公式法：考虑变形协调，计算圆形断面在内水压力作用下围岩、混凝土、钢筋的应力和变形，以及混凝土裂缝开展宽度。
充水过程：初次充水，内水压力达到一定程度后，高压隧洞衬砌体开裂，内水压力以渗透压力，即体积力的形式作用在混凝土衬体和围岩上，使混凝土衬体内、外水压的压差逐渐降低或趋于平衡，从而在钢筋混凝土上产生的应力都较小。
衬砌计算原则：1）高压隧洞透水衬砌计算要求隧洞埋深满足挪威准则，且在地质围岩较差段外水满足渗流稳定。
(完整版)XX水库供水隧洞结构计算书
龙洞河水电站有压引水隧洞结构计算书1 工程概况公明供水调蓄工程供水隧洞是从鹅颈至公明水库连通隧洞L0+387桩号接往石岩水库的一条供水隧洞，全长6.397km，桩号为G0+000~G6+397。
根据初步设计报告供水隧洞为2级建筑物，设计流量为10.24m3/s，采用圆型断面，内径为3.4m。
供水隧洞进口底高程为29.60m，出口底高程为27.50m，隧洞全段纵坡为-0.0328%。
供水隧洞Ⅱ类围岩3576m、Ⅲ类围岩1836m、Ⅳ类围岩345m、Ⅴ类围岩310m。
2 设计依据2.1 规范、规程《水工隧洞设计规范》（SL279-2002）（以下简称“隧洞规范”）《水工隧洞设计规范》（DL/T 5195-2004）（电力行业标准，下称“电力隧洞规范”）《水工钢筋混凝土结构设计规范（试行）》（SDJ20-78）（以下简称“砼规”）《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB 50086-2001）2.2 参考资料《深圳市公明水库调蓄工程初步设计报告》（深圳市水利规划设计院，2007.05）《G-12隧洞衬砌内力及配筋计算通用程序》《PC1500程序集地下结构计算程序使用中的几个问题》（新疆水利厅，张校正）《取水输水建筑物丛书－隧洞》《水工设计手册－水电站建筑物》（水利电力出版社，1989）《水击理论与水击计算》（清华大学出版社，1981）《水力学－下册》（吴持恭，高等教育出版社，1982）3 计算方法隧洞支护及衬砌结构按新奥法理论进行设计，支护型式采用锚喷支护通过工程类比确定，喷锚支护类型及其参数参照电力隧洞规范附录F 表F.1选取；衬砌型式采用钢筋混凝土衬砌。
根据隧洞规范6.1.8条第2点规定，围岩具有一定的抗渗能力、内水外渗可能造成不良地质段的局部失稳，经处理不会造成危害者，宜提出一般防渗要求，本工程按限制裂缝宽度设计，裂缝宽度短期组合不超过0.3mm，长期组合不超过0.25mm。
隧洞衬砌采用结构力学方法计算。
引水隧洞设计计算流程
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引水隧洞施工方法及附图说明
引水隧洞施工方法及附图说明3.7.1洞口工程施工一、洞口土石方施工（一）接中标通知书后，立即组织精测队按设计资料提供的三角网点及水准网点，进行全标段的控制测量和相邻标段隧洞轴线贯通控制测量，完全吻合设计资料提供的基本数据，且满足精度要求。
按此精测资料进行洞口边、仰坡施工放样，（二）由于此引水隧洞洞口边、仰坡地质结构较差，多为覆盖层，且开挖高差较大，（进口坡高近100m）采取分层自上而下进行。
在开挖土石方的同时进行洞口截水沟、天沟的施工。
（三）洞口覆盖层采用挖掘机挖装，自卸汽车运输，运至距洞口4km左右的指定弃碴场A。
石方采用小炮松动爆破开挖人工配合清刷边坡。
对弃碴场进行防护处理，边弃碴边防护，保证水土不流失。
二、边仰坡加固和防护（一）对已开挖成型的边仰坡采用锚杆（Φ22mm，L=3.0m，间距1.5m，梅花型布置），喷射混凝土5cm厚对坡面进行加固处理和防护。
（二）对2654.4m标高以上坡面（即第二级坡面），考虑稳定性对起闸有影响，拟定对第二级坡面在喷射混凝土前绑扎钢筋网（φ6间距20cm×20cm）进行加固处理。
三、进洞前洞口加固（一）进洞沿开挖轮廓线外距边缘线30cm处，施作双层超前锚杆（Φ22mm，L=3.0m，间距1.5m，梅花型布置），挂钢筋网（φ6间距20cm×20cm），喷8cm厚的混凝土进行洞脸锁固。
对0+000～+090段的洞口覆盖层采用打φ40钢花管(杆身交叉钻孔 L=4.0m)注浆固结后，再施作双层超前锚杆,挂网、喷砼进行洞脸锁固。
（二）开挖轮廓线的周边采用密钻眼对岩体进行切割，拱部眼间距为20cm，边墙间距为30cm。
（三）挂口采用短进尺（第一次为0.5m）弱爆破，周边眼采用φ25小药圈，间断装药。
（四）爆破后对松散部分进行人工找顶清除，并检查断面尺寸，如有欠挖进行小炮处理，如没有欠挖，立即进行锚网、安格栅钢拱架（在加工车间内加工制作成型）喷射混凝土封闭岩面。
隧洞结构计算
1.内力计算r i r e r100130115说明：砼采用C20，钢筋采用二级，截面按双筋计算。
截面Ar i——-衬砌后的隧洞内径，单位cm；ψ=0(洞顶）0.1628 r e——-衬砌后的隧洞外径，单位cm；ψ=π/2-0.125 r——-衬砌后的隧洞平均半径，单位cm；ψ=π(洞底）0.0872 k0(N/cm3)——围岩单位弹性抗力系数；h——衬砌厚度,单位cm；截面Dq(KN/m)----垂直围岩压力，按q=0.1×γ1×B计算，ψ=0(洞顶）0.2122此处γ1为山岩容重，B为考虑0.2m超挖的隧洞直径；ψ=π/20 P(Kpa)——隧洞内水压力；ψ=π(洞底）-0.2122 a——钢筋保护层厚度；〔σg〕(KN/cm2)=R g/k,一级为160MPa,二级为258MPa;截面A1A g----根据计算结果选定的每层钢筋面积。
ψ=0(洞顶）0.34477作者：bluepan ψ=π/2-0.392722004.3.4ψ=π(洞底）0.44059A0.927393截面A2ψ=0(洞顶）0.17239ψ=π/2-0.19636ψ=π(洞底）0.2203ψ=0垂直山岩力 2.064189自重 2.357966非均匀内水压力0.803815总计 5.225972.配筋计算（1）按砼未出现裂缝情况计算a h0426A gi A ge洞顶配筋面积 4.475129883 2.636055洞底配筋面积 4.701285105 1.7432洞侧配筋面积 2.011452455 3.829226（2）按砼出现裂缝情况计算A gi A ge洞顶配筋面积0.744046768-1.26561洞底配筋面积0.192345615-1.98788洞侧配筋面积-1.719630660.0981433.抗裂校核(须满足σi<〔σgh〕,K f>1.2)A g A040.3064有压隧洞结构计算k0(N/cm3)h a I K n1000300.869565225000666.66679.212994188山岩压力作用下弯矩计算Aa B C Cn Cn(1+a)Aa+B+Cn(1+a)0.1415652170.08721-0.00699-0.0644-0.12040.108377406-0.108695652-0.125010.008240.0759150.141928-0.0917774740.0758260870.16277-0.00837-0.07711-0.144170.094428751山岩压力作用下轴向力计算Da F G Gn Gn(1+a)Da+F+Gn(1+a)0.184521739-0.212220.020980.1932890.3613660.333667416010.005750.0529750.09904 1.099039688 -0.1845217390.712220.022370.2060950.3853070.913005706衬砌自重作用下的内力计算B1B1n A1+B1n M(KN·m)C1D1-0.02194-0.202130.142637 2.357966-0.166690.06590.025890.238524-0.1542-2.54905 1.57080.01807-0.02629-0.242210.19838 3.279476 1.73740.07024 N P(KN)192.7701403非均匀内水压力作用下的内力计算B2B2n A2+B2n M(KN·m)C2D2-0.01097-0.101070.0713230.803815-0.588340.032950.012950.119308-0.07705-0.86837-0.21460.00903-0.01315-0.121150.099149 1.117411-0.631260.03513内力组合表M(KN·m)N(KN)ψ=π/2ψ=πψ=0ψ=π/2ψ=π-1.748021301 1.798518 5.526218.202315.1212-2.54904569 3.279476 6.33141624.9733834.27749-0.868372944 1.117411-2.79072-1.28779-3.01455-5.165439934 6.1954059.06690141.8878946.38413〔σg〕(KN/cm2)A min(cm2)25.833 3.9A7.1111849096.4444846465.84067849A-0.521558488-1.795537959-1.621487742I0W0σi〔σgh〕K f2327440.015516192.69261333.333 2.700007q(KN/m)g(自重KN/m)P(Kpa)t12.7412.5220 1.3M(KN·m)2.064188587-1.7480213011.798518311N(KN)5.5261997518.202295315.1212005D1n C1+D1n N(KN)0.6071363170.44044632 6.3314160.166478805 1.737278824.973380.647120712 2.3845207134.27749D2n C2+D2n N(KN)0.303568158-0.2847668-2.790720.083193338-0.1314067-1.287790.323652486-0.3076075-3.01455。
引水隧洞ansys有限元分析计算书.doc
1.工程概况**水电站位于省**县**河上游主源上，是以发电为主的高水头引水式电站，其中引水隧洞长约18.05km，布置在河流左岸，洞线均处于中高山区，隧洞埋深大，一般在350～450之间，最浅处在火石溪沟，垂直覆厚约为25m，隧洞底坡按2.03‰控制，进水口底板高程为1326m，末端底板高程为1289.42m。
，建筑物级别为3级。
计算目的：本计算仅针对尾部水头116米的高水头钢筋砼衬砌段进行内力分析及配筋计算，断面形式为外马蹄形开挖、过水断面为圆形的衬砌形式。
⑴分别建立2维、3维有限元进行分析，并进行结果合理性分析比较。
⑵根据建立的模型，分析砼和围岩的在受到内水压力和自重应力情况下，其应力应变分布规律。
⑶分别根据3维钢筋应力成果及采用线弹性beam3单元模拟砼的2维内力计算成果，进行裂缝计算和结构配筋分析。
⑷合理性论证：采用本次计算方法，对86米水头马蹄形衬砌断面进行2维线弹性分析，并与理工大计算成果进行比较，进行合理性论证；⑸对于圆形钢筋砼衬砌以外的马蹄形开挖回填砼，采用按照实际情况计算同将该部分作为安全储备，等同围岩考虑的计算进行比较，分析应力差别，论证通常计算将该部分作为安全储备，等同围岩考虑的计算的思路的合理性。
2.不同模拟计算方法的理论常用的钢筋砼有限元有分离式、组合式和整体式3种，分离式是把钢筋和混凝土各自划分为足够小的单元，两者之间使用联结单元模拟其粘结滑移；组合式模型把钢筋和混凝土包含在一个单元中，分别计算钢筋和混凝土对单元的贡献；整体式模型也钢筋和混凝土包含在一个单元中，但统一考虑钢筋和混凝土的作用。
在ansys中对3维钢筋混凝土提供了solid65单元，其concr属性通过定义砼的极限受拉强度和受压强度，就可以确定混凝土在多向应力状态下的破坏准则，计算采用(William and Warnke 1975[4])准则。
用来模拟混凝土的破坏，而且通过定义单元中不同方向的钢筋体积比和钢筋材料属性，模拟钢筋混凝土的材料。
兴隆引水隧洞结构计算书2015.7.1
市酉阳县龙潭河上游重点河段综合治理工程〔兴隆镇〕隧洞衬砌计算书计算书编号：J53-3E30-03设计阶段：施工图设计阶段编制单位：分公司设计一室设计：年月日校核：年月日审查：年月日长江勘测规划设计研究XX公司二〇一五年七月目录1 工程概况32 设计依据32.1 规、规程32.2 参考资料33 计算方法44 计算工况44.1根本组合44.2特殊组合45 典型计算断面与其选择原那么56 荷载计算76.1 围岩压力76.2 弹性抗力86.3 水压力86.4 外水压力86.5 动水压力96.6 灌浆压力97 程序计算结果9市酉阳县兴隆镇排洪隧洞衬砌结构配筋计算书1工程概况市酉阳县梅江河支流龙潭河上游重点河段〔兴隆镇〕防洪排涝综合治理工程为市中小流域治理规划建立项目。
工程任务为城镇防洪排涝，保护对象为兴隆镇房屋和人口。
工程等别为Ⅴ等，建筑物级别为5级，防洪标准为10年一遇。
工程由引水渠，排洪隧洞等组成。
进口引水渠总长588.31m，隧洞总长2915.68m。
工程方案为隧洞进口由胸墙控制，隧洞按无压流设计，排洪隧洞的下泄洪水直接排入土坪河支流林木沟，隧洞出口设挑流消能。
10年一遇洪水时，排洪隧洞设计下泄流量115.4m3/s。
据《中国地震动参数区划图》〔GB 18306-2001〕，工程区区域地震动峰值加速度值于为0.05g，地震动反响谱特征周期0.35s，相应地震根本烈度Ⅵ度。
本工程建筑物可不进展抗震计算，建筑物可不设防。
2设计依据2.1规、规程《水工隧洞设计规》〔SL279-2002〕〔以下简称“隧洞规〞〕《水工钢筋混凝土结构设计规》〔SL191-2008〕〔以下简称“砼规〞〕《锚杆喷射混凝土支护技术规》〔GB 50086-2001〕《中华人民国工程建立标准强制性条文(水利工程局部)》2010年版；2.2 参考资料《市酉阳县梅江河支流龙潭河上游重点河段(兴隆镇)综合治理工程初步设计报告》《理正岩土隧道衬砌计算软件》-隧道衬砌计算。
隧洞结构设计
m
KN×m KN KN KN×m KN KN
四、受力计算成ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ果
项目
一、几何参数 拱的半径R= 园弧半园心角 a0= 二、内力计算
弹性中心y0=
δ11
δ22 △1P= △2P= X1= X2= 拱顶弯矩Mc= 拱顶轴力Nc= 拱顶剪力Qc= 拱脚弯矩MA= 拱脚轴力NA= 拱脚剪力QA=
三、截面设计
放水隧洞计算成
一、几何参数 拱的半径R= 园弧园心角a0= 园弧园心角a=
sina=
二、荷载
填土重q1=
拱自重q2=
均布荷载q=
0.818 m
60.0000 1.047 0.866
度、分、秒 弧度
33.84 KN/m
6.600 KN/m 40.440 KN/m
此处输园弧半 径
此处输园弧一 半园心角
隧洞荷载组合如 下一：、不考虑岩石 弹性抗力时：垂 二、考虑岩石弹 性抗力时：垂直 山岩压力+岩石 弹性抗力+弹性 抗力产生的摩擦 力+衬砌自重；
2、拱脚截面厚 度h=
内缘应力σ压=
外缘力σ压=
剪应力τ剪=
0.25 m 0.000 KN/m 0.000 KN/m
0.3
m
75.775 KN/m
176.003 KN/m
27.059 KN/m
满足 满足
M8浆砌允许拉应 力
M8浆砌允许压应 力
满足 满足 满足
M8浆砌允许轴心 拉应力
M8浆砌允许压应 力
任意角a= 任意角a= 弯矩M=
轴力N= 剪力Q=
拱顶内力Mc= 拱顶内力Nc= 拱顶内力Qc= 拱脚内力MA= 拱脚内力NA= 拱脚内力QA=
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重庆市酉阳县龙潭河上游重点河段综合治理工程（兴隆镇）
隧洞衬砌计算书
计算书编号：J53-3E30-03
设计阶段：施工图设计阶段
编制单位：重庆分公司设计一室
设计：年月日
校核：年月日
审查：年月日
长江勘测规划设计研究有限责任公司
二〇一五年七月
目录
1 工程概况 (3)
2 设计依据 (3)
2.1 规范、规程 (3)
2.2 参考资料 (4)
3 计算方法 (4)
4 计算工况 (4)
4.1基本组合 (4)
4.2特殊组合 (5)
5 典型计算断面及其选择原则 (5)
6 荷载计算 (8)
6.1 围岩压力 (8)
6.2 弹性抗力 (8)
6.3 内水压力 (9)
6.4 外水压力 (9)
6.5 动水压力 (10)
6.6 灌浆压力 (10)
7 程序计算结果 (10)
重庆市酉阳县
兴隆镇排洪隧洞衬砌结构配筋计算书
1 工程概况
重庆市酉阳县梅江河支流龙潭河上游重点河段（兴隆镇）防洪排涝综合治理工程为重庆市中小流域治理规划建设项目。
工程任务为城镇防洪排涝，保护对象为兴隆镇房屋和人口。
工程等别为Ⅴ等，建筑物级别为5级，防洪标准为10年一遇。
工程由引水渠，排洪隧洞等组成。
进口引水渠总长588.31m，隧洞总长2915.68m。
工程方案为隧洞进口由胸墙控制，隧洞内按无压流设计，排洪隧洞的下泄洪水直接排入土坪河支流林木沟，隧洞出口设挑流消能。
10年一遇洪水时，排洪隧洞设计下泄流量115.4m3/s。
据《中国地震动参数区划图》（GB 18306-2001），工程区区域地震动峰值加速度值于为0.05g，地震动反应谱特征周期0.35s，相应地震基本烈度Ⅵ度。
本工程建筑物可不进行抗震计算，建筑物可不设防。
2 设计依据
2.1 规范、规程
《水工隧洞设计规范》（SL279-2002）（以下简称“隧洞规范”）
《水工钢筋混凝土结构设计规范》（SL191-2008）（以下简称“砼规”）《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB 50086-2001）
《中华人民共和国工程建设标准强制性条文(水利工程部分)》2010年版；
2.2 参考资料
《重庆市酉阳县梅江河支流龙潭河上游重点河段(兴隆镇)综合治理工程初步设计报告》
《理正岩土隧道衬砌计算软件》-隧道衬砌计算。
《取水输水建筑物丛书－隧洞》
《水工设计手册－水电站建筑物》（水利电力出版社，2013）
《水力学－下册》（吴持恭，高等教育出版社，1982）
3 计算方法
隧洞支护及衬砌结构按新奥法理论进行设计，支护型式采用锚喷支护通过工程类比确定，喷锚支护类型及其参数参照电力隧洞规范附录F 表F.1选取；衬砌型式采用钢筋混凝土衬砌。
根据隧洞规范6.1.8条第2点规定，围岩具有一定的抗渗能力、内水外渗可能造成不良地质段的局部失稳，经处理不会造成危害者，宜提出一般防渗要求，本工程按限制裂缝宽度设计，二类环境，裂缝宽度短期组合不超过0.3mm，长期组合不超过0.25mm。
隧洞衬砌采用结构力学方法计算。
隧洞结构计算软件采用《理正岩土隧道衬砌计算软件》-隧道衬砌计算。
4 计算工况
4.1基本组合
工况1：正常运行期（衬砌自重+围岩压力+弹性抗力+设计内水压力+外水压力）
工况2：检修期（衬砌自重+围岩压力+弹性抗力+外水压力）
4.2特殊组合
工况3：施工期（衬砌自重+弹性抗力+外水压力或灌浆压力）
工况4：校核工况（衬砌自重+围岩压力+弹性抗力+校核内水压力+外水压力）
5 典型计算断面及其选择原则
Ⅳ、Ⅴ及土洞典型断面按荷载受力不利原则选取。
计算围岩压力时，采用围岩压力最大处断面；计算弹性抗力时，采用地勘提供参数的小值平均值；计算内水压力时，采用各类围岩承受最大静水压力处断面；计算外水压力时，对无内水组合工况采用地下水作用最大水头处断面，对有内水组合工况采用地下水作用最小水头处断面。
兴隆镇排洪隧洞洞身段分为扩大段、收缩段、直线段三部分：
（1）扩大段
隧洞0+000.00～隧洞0+059.00段为扩大段，长59.0m，底坡为平坡，底板高程633.00m；隧洞净空尺寸由3.5m×6.0m（宽×高，下同）扩大为3.5m×11.7m；隧洞采用C25钢筋砼全断面衬砌，衬砌厚度40cm。
（2）收缩段
隧洞0+059.00～隧洞0+307.96段为收缩段，长248.96m。
其中隧洞0+059.00～隧洞0+285.00段底坡为平坡，底板高程633.00m，隧洞净空尺寸由3.5m×11.7m缩小为3.5m×6.0m；隧洞0+285.00～隧洞0+307.96段底坡i=5.9%，底板高程633.00m～631.65m，隧洞净空尺寸由3.5m×6.0m缩小为3.5m×5.2m；隧洞采用C25钢筋砼全断面衬砌，衬砌厚度40cm。
（3）等高段
隧洞0+307.96～隧洞2+915.68段为直线段，长2607.72m，底坡i=5.9%，底板高程631.65 m～477.79 m；隧洞净空尺寸3.5m×6.0m（宽×高）；其中隧洞0+307.96～隧洞0+327.96段、隧洞2+895.68～隧洞2+915.68段采用40cm厚C25钢筋砼全断面衬砌，隧洞0+327.96～隧洞2+895.68段采用10cm厚C20砼挂φ8@0.2m钢筋网全断面喷护。
各类围岩断面几何初步拟定情况见表5-1。
表5-1 各类围岩断面几何参数
10m
进口第七段
Ⅲ城门形 3.5 11.45 0.1 0.4 2.5 2.4 10m
本计算选取了3.5m×6.0m以及3.5m×11.7m两种全断面衬砌作为典型断面进行计算。
其中3.5m×6.0m断面隧洞进口段为II、III类围岩，隧洞出口段为IV、V类围岩；3.5m×11.7m为隧洞进口过渡段最大洞高断面，围岩类别为III类。
隧洞衬砌采用C25钢筋砼，衬砌C25砼弹性模量：28000×0.9=25200 (MPa)。
图5-1 兴隆镇排洪隧洞衬砌结构计算典型断面图
6 荷载计算
6.1 围岩压力
1、Ⅲ类围岩自稳较好，采取了有效的1期支护，围岩压力按隧洞规范6.2.4-1~2式计算：
Q4=0.1×γr×B
Q2= Q3=0.025×γr×H
2. Ⅳ类围岩能自稳数日，采取了有效的1期支护，围岩压力按隧洞规范6.2.4-1~2式计算：
Q4=0.2×γr×B
Q2= Q3=0.05×γr×H
3. Ⅴ类围岩自稳能力较差，采用有效1期支护后能自稳，围岩压力按隧洞规范6.2.4-1~2式计算：
Q4=0.3×γr×B
Q2= Q3=0.1×γr×H
6.2 弹性抗力
围岩单位弹性抗力主要根据已开挖段地质编录取值，如表6-1所示。
表6-1引水隧洞围岩参数表
隧洞围岩弹性抗力系数k=k0/r，单位弹性抗力系数偏安全考虑采用小值平均值，计算结果如下：
Ⅲ类围岩弹性抗力系数k=10/2.4=4.17MPa/cm =4170×10kN/m3=42MN/m3
Ⅳ类围岩弹性抗力系数k=2/2.4=0.83MPa/cm =830×10kN/m3=8.3MN/m3
Ⅴ类围岩不计围岩弹性抗力。
6.3 内水压力
由于本隧洞为无压隧洞，内水压力为隧洞内正常水深。
Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类围岩分别为6.4m、5m、5m。
6.4 外水压力
作用在衬砌结构上的外水压力根据隧洞规范第6.2.5式进行估算。
P e=βe×γw×H e
根据不同的地下水活动情况按隧洞规范表6.2.5对外水压力进行折减：干燥或潮湿βe＝0~0.2
渗水或滴水βe＝0.1~0.4
大量滴水或线状流水βe＝0.25~0.6
严重滴水或小量涌水βe＝0.4~0.8
股状流水或大量涌水βe＝0.65～1.0
当有内水组合时，βe取较小值；无内水组合时，βe取较大值。
根据施工阶段引水隧洞纵断面地质编录图，对无内水组合工况，典型断面选地下水作用最大处水头处；对有内水组合工况，典型断面选地下水作用最小外水头处。
根据地质建议，对无内水组合工况，最大外水水头为20m，根据围岩类
别，考虑溶洞连通效应及排水措施，外水折减取值如下：
三类岩体：βe取0.25。
四类、五类岩体：βe取0.4。
6.5 动水压力
由于本隧洞为无压隧洞，本次设计未考虑隧道内的动水压力。
6.6 灌浆压力
根据隧洞规范15.1.2条，Ⅳ、Ⅴ类围岩段回填灌浆压力采用0.2MPa。
根据《水工设计手册－水电站建筑物》荷载组合说明，灌浆压力与外水压力不叠加。
灌浆压力大于外水压力时，顶部只计灌浆压力，其余为内水压力；灌浆压力小于外水压力时，可不计灌浆压力。
本工程外水压力大于灌浆压力，按外水最大压力考虑。
7 程序计算结果
各工况经计算，检修期工况为主要控制工况，各类岩石分断面计算如下：结算结果见附件1、2、3。
表7-1 隧洞各典型断面衬砌计算表。