水工隧洞
水工隧洞
y
8.2.3b
第八章 水工隧洞
§8.2 水工隧洞的布置和线路选择 三、多用途隧洞的位置
㈢泄洪洞与发电洞合一布置
z⑵布置形式 9①主洞(干洞)泄洪、支洞(岔洞)发电：洞内流态好，岔尖附近负压较小，发 电支洞回流强度弱、范围小，但泄洪时发电洞有效水头降低，出力减小。 9②支洞(岔洞)泄洪、主洞(干洞)发电：相反
禁忌：明满流交替，因易引起振动、空蚀；影响泄流能力。 z(3)按衬砌方式分：不衬砌隧洞，喷锚、混凝土衬砌或钢筋混凝土衬砌等。 z(4)按流速大小分：高速隧洞（>16m/s）,低速隧洞(<16m/s)
j1
8.1.2 §8.1 概述
第八章 水工隧洞
二、水工隧洞的工作特点
㈠水力特点
一般表现为深泄水孔 z①泄水能力与H的1/2成正比，超泄能力较表孔弱。 z②进口位置低，能预泄。 z③承受的水头较高，流速大，易引起空化、空蚀。 z④水流脉动会引起闸门等振动。 z⑤出口单宽流量大，能量集中会造成下游冲刷。
㈣洞身尺寸的其他要求
z还应考虑到施工和检查维修等方面的需要 z非圆形断面不小于1.5m×1.8m(高) z圆形断面内径不小于1.8m
j2
8.4.3a
第八章 水工隧洞
§8.4 洞身段
三、洞身衬砌
㈠衬砌的功用
z①阻止围岩变形的发展，保证围岩稳定。 z②承受围岩压力、内水压力及其它荷载。 z③防止渗漏。 z④保护岩石免受水流、空气、温度、干湿变化等的冲蚀破坏作用。 z⑤减小隧洞的表面糙率等。
否作用有岩石压力。
y
8.3.1d
第八章 水工隧洞
§8.3 进口段
一、进水口的形式和计算要点
㈤斜坡式进水口
z布置：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护砌上(Fig8-2b)。
水工隧洞
a
第二节
隧洞的进出口建筑物
图7—9 喇叭口形状 （a）圆弧曲线 （b）椭圆曲线
第二节
隧洞的进出口建筑物
（3）平压管 为了减小检修闸门的启门力，通常在 检修闸门与工作闸门之间设臵平压管与水库相通（图 7-11），检修完毕后，首先在两道闸门中间充水，使 检修闸门前后的水压相同，保证检修闸门在静水中开 启。平压管直径主要根据充水时间，充水体积等确定。 当充水量不大时，也可以采用布臵在检修门上的短管， 充水时先提起门上的充水阀，待充满后再继续提升闸 门。
第一节
概述
（2）地形条件 1）隧洞的线路在平面上应力求短、直，以降低工程造 价和减小水头损失，并保持良好的水流条件。若受 限制而不能保持直线时，隧洞应以曲线连接，其曲 率半径不小于5倍的隧洞洞径（或洞宽），且转角不 宜大于60º 。弯道的两端应设直线连接，其长度不宜 小于5倍的洞径（或洞宽）。 2）洞线穿过沟谷时，应根据地形、地质、水文及施工 条件进行经济技术比较而定其线路。 3）隧洞的出口与下游河道的连接，应尽可能的使其衔 接畅顺，减少对河岸的冲刷。
第七章 水工隧洞与坝下埋管
第一节 概述
第二节
第三节 第四节 第五节 第六节 思 考 题
隧洞的进出口建筑物
隧洞洞身的形式及构造 圆形有压隧洞的衬砌计算 隧洞的喷锚衬砌 土石坝坝下埋管
第一节
概述
一、水工隧洞的类型 水工隧洞是在山体中开凿的一种泄水、放水建筑物， 其主要作用是渲泄洪水、引水发电或灌溉、供水、 航运输水、放空水库、排放水库泥沙以及水利枢纽 施工期导流。 水工隧洞按其担负的任务可分为：泄洪隧洞和放水隧 洞。按其工作时洞内的水流状态可分为：有压隧洞 和无压隧洞。一般从水库引水发电的水工隧洞是有 压的，而为泄洪、供水、排沙、导流等目的而设臵 的隧洞，可以是有压的，也可以是无压的。有压隧 洞运行时，其内壁承受一定的内水压力。无压洞内 水流具有自由水面，水面与洞顶保持一定的净空。
第八章 水工隧洞
������
闸室段（无压洞）：
闸门启闭机、平压管、通气孔
渐变段：
������ = 1.5~2.0 ������
侧曲线，1 4椭圆
扩散角 ������ = 4°~8°
二、出口建筑物
1.有压洞出口建筑物
渐变段 → 闸室段 → 出口消能
↓
闸门及启闭系统
2.无压洞出口建筑物
边框【防止洞脸及上部岩石崩塌，并与消能设施两侧边墙相衔接】 ⇕
4.内水压力
无压隧洞：内水压力 = 静水压力 有压隧洞：内水压力分为两部分 ①均匀内水压力 ������ℎ ②无水头洞内满水压力 （洞顶为 0，洞底为 ������������ ）
5.外水压力
影响因素：衬砌厚度、岩石透水性、隧洞排水方式 ������ = ������������������ 其中 ������ 为折减系数。
①力的性质不同：山岩压力是主动力，弹性抗力是被动力； ②工程地质条件是影响弹性抗力和山岩压力的主要因素： 若地质条件好（围岩坚固完整），山岩压力小，可利用弹性抗力就大； 若地质条件差（围岩软弱破碎），山岩压力大，可利用弹性抗力就小。
3.衬砌自重
g = ������ℎ ∙ ������
式中：������ℎ —— 衬砌容重； ������ —— 衬砌厚度，包含超挖部分。 【隧洞开挖时，超挖厚度若不超过 20cm，计算时取 30cm】
无压洞【洞内始终处于明流无压状态】 按功用分：泄洪洞、发电洞、排砂洞、施工导流洞、输水洞、引水洞等。
2.组成
进口段、洞身段、出口段。
三、水工隧洞的工作特点
1.水力特点
①泄水能力与������1 2 成正比；
②进口位置低，能预泄；
③承受的水头较高，易引起空化、空蚀； ④水流脉动会引起闸门等振动； ⑤出口单宽流量大，能量集中会造成下游冲刷。
水工隧洞与公路隧道施工要点
水工隧洞与公路隧道施工要点
水工隧洞和公路隧道施工是两种不同类型的工程。
水工隧洞指的是为了引水或者排水而开挖的隧洞，而公路隧道是为了交通而建造的隧道。
不同类型的隧洞施工规定不同，施工单位需要遵守相关规定，并严格按照规定进行施工。
本文将就水工隧洞与公路隧道施工要点进行简要介绍。
（一）设计和施工方案
在水工隧洞的设计和施工方案中，需要考虑以下重点：
1.隧洞类型和断面形状
2.隧洞长度和高程
3.地质条件
4.建筑材料和技术要求
5.隧道地面和内部设施
（二）隧洞开挖
在进行水工隧洞开挖时，需要遵守以下要点：
1.先进行勘探和调查，确定隧洞地质情况
4.根据地质和工程要求，确定隧洞开挖方式和施工方案
5.使用合适的安全设备和保护措施，保障施工人员和设备的安全
6.在施工过程中进行监控和检查，及时发现和解决问题。
（三）隧洞支护
1.根据地质条件和隧洞长度等，确定支护设计和方案
2.选择合适的支护材料和技术，来保障隧洞结构的安全和稳定
3.使用合适的测量仪器来监测隧洞结构的变化
（四）隧洞贯通
1.根据设计和施工方案，控制好开挖量和其他因素
2.选择合适的贯通方案和技术，来保障施工进度和质量
3.进行联络和协调，确保各方协作顺利
（一）前期工作
在进行公路隧道施工前，需要进行以下工作：
1.确定施工范围和工期
2.进行勘探和调查，确定隧道长度和断面形状
2.进行测量和监控，确保隧道结构的安全和稳定。
水工隧洞与公路隧道施工要点
水工隧洞与公路隧道施工要点水工隧洞与公路隧道是两种不同类型的隧洞施工工程，各有其特点和施工要点。
以下是对水工隧洞与公路隧道施工要点的2000字详细介绍：一、水工隧洞施工要点1. 设计与勘察：在水工隧洞的设计与勘察阶段，需要充分了解隧洞所处的水文地质条件，确定隧道的位置和布置，选择合适的隧道形式和截面形状。
同时需要对隧道的渗透性进行评估，确保施工过程中的水流控制和隧道的渗漏控制。
2. 施工方法与工艺：在水工隧洞的施工过程中，一般采用先施工后支护的方法。
具体操作包括：先进行拱顶开挖，再进行地基处理和侧壁开挖，最后进行底板开挖。
开挖的方法可以选择人工开挖、机械开挖或爆破开挖等。
施工工艺包括隧道衬砌材料的选取、衬砌施工方法的确定等。
3. 水流控制：水工隧洞的施工过程中会遇到各种水流问题，包括排水和防渗。
施工前需要清理和加固隧洞内部的天然水流通道，确保施工期间的排水安全。
还需要采取防水措施，如隧道壁面的加固和防渗处理，确保隧道施工后的使用安全。
4. 支护结构：水工隧洞的支护结构需要根据隧洞的地质条件和使用要求来确定。
常用的支护结构包括钢拱架、钢筋混凝土拱架等。
支护结构的选择需要考虑到隧道的荷载条件和通行要求，确保隧洞的使用安全。
5. 施工安全与环保：在水工隧洞的施工过程中，施工安全和环保是至关重要的。
在施工前需要制定详细的施工方案和施工计划，确保施工过程中的安全和环保措施得以落实。
施工期间需要加强现场管理，确保工人的安全和施工的顺利进行。
3. 地下水管理：公路隧道的施工过程中，地下水的管理是一个重要的问题。
需要制定合理的排水方案，确保施工场地的排水畅通，并防止施工过程中的涌水和塌陷事故发生。
为此，需要对地下水的流量和压力进行评估，并作出相应的处理措施。
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
水工隧洞1、隧洞按其功用分为引水隧洞和泄水隧洞两大类。
根据隧洞的工作条件，又可将其分为有压隧洞和无压隧洞。
☆☆有压隧洞洞身从受力条件好、水力特性佳考虑，断面形式应为圆形。
☆☆常用的无压隧洞断面形式有：圆拱直墙式、马蹄形。
4、隧洞组成由进口段、洞身段、出口段三部分。
隧洞进口建筑物一般包括：拦污设施、入口段、闸门段、渐变段、通气孔、平压管和上部结构。
深式取水式进口建筑物的形式有竖井式、塔式、岸塔式和斜坡式四种形式。
在泄水隧洞闸门之后应设通气孔，其作用是补气和排气。
隧洞的消能设施：泄水隧洞大多采用挑流消能和底流消能。
另外还有洞内消能。
4、隧洞灌浆按其目的不同分为回填灌浆和固结灌浆。
回填灌浆的作用是为了将衬砌与岩石之间的空隙充填密实，使衬砌与岩石紧密结合，改善衬砌的传力条件，以便衬砌与围岩共同承受荷载。
固结灌浆的作用是提高围岩的强度和整体性，并得到可靠的弹性抗力，以改善衬砌结构的受力条件，并减少渗漏。
5、隧洞设置排水的目的是为了降低作用在衬砌上的外水压力。
6、衬砌的作用（1）承受围岩压力及其他各种荷载；（2）加固围岩，充分利用围岩的承载能力；（3）防止水流、空气和温度变化及干湿变化对围岩的破坏作用；（4）防止渗漏和减小洞身表面糙率；衬砌的类型按其设置的目的可分为平整衬砌和受力衬砌两类。
按其所用材料分为：砼和钢筋砼衬砌、砖石衬砌。
另外还有喷锚支护衬砌、预应力衬砌、装配式衬砌。
渠系建筑物2、渠系建筑物分有：交叉输水建筑物、落差建筑物、衔接建筑物交叉输水建筑物是渠道为了跨越碍，在渠系中修建的水工建筑物。
如：渡槽、倒虹吸、涵洞、隧洞等。
渡槽：是输送渠道水流跨越河流、渠道、道路、山谷等碍的架空输水建筑物，是灌区水工建筑物中应用最广的交叉建筑物之一。
渡槽的作用：用于输送渠道水流外，还可以供排洪和导流之用。
组成：由输水的槽身、支承结构、基础及进出口建筑物等部分组成。
主拱圈结构基本尺寸包括：跨度、矢高、拱宽、拱脚高程。
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。
水工隧洞与公路隧道施工要点
水工隧洞与公路隧道施工要点水工隧道和公路隧道是隧道工程中的两种重要类型，它们在不同的环境条件下有着不同的施工要点。
在进行水工隧道和公路隧道的施工时，需要考虑到工程所处的地形地貌、地质条件、水文环境等因素，以及工程设计、施工技术、安全管理等方面的要求。
下面我们将分别对水工隧道和公路隧道的施工要点进行详细介绍。
水工隧洞施工要点水工隧洞是指用于输水、排水、蓄水等水利工程的隧道。
水工隧洞的施工需要考虑到地质条件、水文环境和工程设计要求等因素，下面介绍水工隧洞施工的要点：1. 地质勘察：水工隧洞施工前需要进行详细的地质勘察，了解隧道穿越区域的地质条件，包括岩石类型、断裂带、地下水情况等，为后续的施工作业提供依据。
2. 隧道设计：水工隧洞的设计需要充分考虑隧道的水文环境和工程需求，确定隧道的布置、断面形式、排水系统等设计参数。
3. 施工工艺：水工隧洞的施工通常采用钻孔爆破法、盾构法、机械掘进法等。
在选择施工工艺时需要考虑地质条件、地下水情况、施工周期、成本等因素。
4. 支护工程：隧洞施工过程中需要进行支护工程，包括预支护、衬砌、防水等设施的施工，确保隧洞的安全性和稳定性。
5. 排水管理：隧洞施工过程中需要合理排水，避免地下水涌入隧洞，影响施工进度和工程质量。
6. 安全管理：水工隧洞的施工需要加强安全管理，采取有效的安全措施，确保施工作业的安全进行。
6. 环境保护：公路隧道施工需要加强环境保护管理，减少施工对周边环境的影响，保护自然生态和环境质量。
水工隧道和公路隧道的施工要点在一定程度上相似，但又存在一些差异。
在实际施工中，需要根据具体工程的地质条件、工程需求、施工环境等因素，科学设计施工方案，严格按照规范要求进行施工管理，确保隧道工程的安全、稳定、高质量的完成。
【注：此文本根据提供的字数限制进行了调整组织】。
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
第八章 水工隧洞
1、竖井式进 水口。
在隧洞进口附 近的岩体中开挖竖 井，沿岸坡成倾斜 式，井壁一般要进 行衬砌，闸门安置 在竖井井底中，竖 井的顶部布置启闭 机及操纵室，拦污 栅设于洞外。
Hale Waihona Puke 组成：设拦污栅 的闸前渐变段，竖井，
闸后渐变段。
优点：结构简单， 节省工作桥，不受风 浪和冰冻的影响，抗震及稳定性好，安全可靠。 缺点：竖井开挖困难，门前段隧洞检修不便。 适用：地质条件良好，岸坡岩体完整、稳定、 坚固，坡度适宜，易于开挖平洞和竖井的情况。
2、通气孔
有压进水口工作闸门后应设通气孔。
3、平压管(充水阀)
4、拦污栅
拦污栅作用：防止有害污物及漂浮物进入进水 口，影响过水能力。
布置：
①平面倾斜：一般用于水电站引水隧洞。倾角 一般为60-700。过水断面大，易于清污，适用于竖 井式、岸墙式。 ②平面直立：适用塔式，不利于清污。
③多边形式布置。
2、检修闸门
(1)一般均设在隧洞进口，在工作闸门上游，当 工作闸门或隧洞检修时，用以挡水。 (2)隧洞出口低于下游水位时也要设检修闸门。 深水隧洞的检修闸门一般需要能在动水中关闭， 静水中开启，也称事故闸门。
8.3 水工隧洞的进口段
按进水口的布置及结构形式可分为竖井式、塔 式、岸塔式和斜坡式等。
2、塔式进水口。
岸坡较缓或地质条件较差时用以连接隧洞，或 在连接坝底埋管时使用。塔独立于岸坡，用钢筋混 泥土建造，塔顶设操纵平台和启闭机室，用工作桥 与岸边或坝顶相连。塔式进水口可一边或四周进水。 由此可分为封闭式和框架式两类。
封闭式：水平截面可为圆形、矩形或多角形， 可在不同高程设进水口。运行可靠，造价高。
结构：
①支承结构：金属框架或钢筋砼结构。 ②栅片结构：由若干栅条组成，栅片放在支承 结构的栅槽中。经常提放（修理、清污)。 每块栅片宽度一般≯2.5m，高度≯4m；为槽 钢、角钢或扁钢等焊接、螺栓、连接而成格栅结构。
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
水利与建筑工程学院 孟秦倩
工程中常用单位弹性抗力系数：即开挖半径为 100cm时的弹性抗力系数。
E0 k0 (1 0 )100
100k 0 k rH
在隧洞的衬砌计算中，考虑了弹性抗力，可抵消一 部分作用于衬砌上的荷载。 不考虑弹性抗力时，衬砌在荷载作用下，衬砌底部 作用有地基反力，反力的大小等于衬砌上的不平衡 荷载。
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（2）地形条件 隧洞的路线在平面上应尽量短而直。 因地形、地质、枢纽布置等原因需要转弯时，弯道半
径不应小于5倍洞径或洞宽，转弯转角不宜大于60°，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。
（3）水流条件 进口力求水流顺畅，减少水头损失。与下游河道平顺
水利与建筑工程学院 孟秦倩
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。
斜坡式
岸塔式
在较完整的岩坡上进行平整、开 挖、护砌而修建的一种进水口。 结构简单，施工、安装方便，稳 定性好，工程量小。由于闸门倾 斜，闸门不易依靠自重下降。一 般只用于中、小型工程。
水利与建筑工程学院 孟秦倩
弹性抗力的计算 岩石弹性抗力的大小，近似认为与衬砌表面法线 方向的位移成正比。 p ky 对圆形有压隧洞，把围岩看成一个无穷厚的圆筒， 按照弹性理论，在均布法向力作用下，围岩的径向 变位为
(1 0 )r0 y p E0
E0 k (1 0 )r0
因此：
1.山岩压力
在岩体中开挖隧洞，破坏了岩体的平衡状态，引起围 岩的应力重新分布，围岩发生变形，滑移甚至塌落。衬 砌承受的这些可能崩塌围岩的压力称为山岩压力。
水工隧洞工程施工
水工隧洞工程施工水工隧洞工程施工是在山体、地下或者水下等环境中进行的一种特殊工程。
它涉及到隧道的设计、施工、支护和排水等多个方面，具有较高的技术难度和安全风险。
本文将简要介绍水工隧洞工程施工的基本流程和技术要点。
一、施工准备在施工前，首先要进行的是施工准备。
这包括了对施工现场的调查和勘测，了解地质条件、地形地貌、水文地质等情况，为隧道的设计和施工提供基础数据。
同时，还需要制定详细的施工方案和施工组织设计，明确施工工艺、施工顺序、施工进度和质量安全要求等。
二、隧道设计隧道设计是水工隧洞工程施工的核心环节。
设计时要考虑隧道的使用功能、地质条件、地形地貌、施工技术和经济合理性等因素，确定隧道的线路、断面、支护结构和施工方法等。
其中，隧道的断面设计要充分考虑地质条件、地下水和施工技术等因素，确保隧道的稳定性和安全性。
三、施工工艺水工隧洞工程施工工艺包括开挖、支护、排水和通风等多个方面。
1.开挖：开挖是隧道施工的基础工作，常用的开挖方法有钻爆法、隧道掘进机（TBM）法等。
开挖时要控制好开挖面的大小和形状，避免超挖和欠挖，保证隧道的质量和安全。
2.支护：隧道开挖后，要及时进行支护，以防止围岩松动和塌落。
支护结构包括初期支护和二次衬砌等，常用的材料有锚杆、钢拱架、混凝土等。
3.排水：隧道施工中，地下水的涌入会对隧道施工造成影响，因此需要进行排水。
排水方法包括超前排水、径向排水和集中排水等，常用的设备有排水泵、排水管等。
4.通风：隧道施工中，由于开挖和混凝土浇筑等作业会产生有害气体和粉尘，需要进行通风。
通风方法包括自然通风和机械通风等，常用的设备有风机、风管等。
四、施工安全水工隧洞工程施工安全是施工过程中必须高度重视的问题。
要制定详细的安全措施，加强施工现场的安全管理，确保施工人员的人身安全和隧道的稳定性和安全性。
五、施工质量控制水工隧洞工程施工质量控制是保证隧道工程质量的关键环节。
要制定详细的施工质量控制方案，加强施工现场的质量检查和验收，确保隧道工程的质量和安全。
水工隧洞与公路隧道施工要点
水工隧洞与公路隧道施工要点隧洞是指为了解决水域的通行问题而在陆地下安排的水底交通低位通道，用于水下地质层隔离和为水下通行提供便利条件的通道。
水工隧洞是指在水下的特殊地质环境中施工、安装的隧洞。
水工隧洞的施工要点主要包括以下几个方面：一、选址与勘察选址阶段需要充分考虑地质条件、水文条件等因素，并与相关部门进行沟通协商，确保选址合理。
勘察阶段需要利用现代勘察技术手段，包括地质勘察、水文勘察、地质雷达勘察等，全面了解隧洞所在区域的地质情况，为后续设计、施工提供可靠的基础数据。
二、设计与施工设计阶段需要根据勘察结果，制定合理的设计方案，包括隧道的线路布置、开挖方法、支护措施等。
施工阶段需要根据设计要求采取合适的施工方法，确保施工安全、高效进行。
水工隧洞施工中常用的方法包括开挖法、盾构法、涌潮法等。
1. 开挖法开挖法是指通过爆破或机械挖掘等方法进行隧道的开挖。
在施工过程中需要根据地质情况调整开挖方法，同时要合理控制开挖速度，预防地层塌方等事故的发生。
2. 盾构法盾构法是通过盾构机进行隧道的开挖和支护。
盾构机能够在施工过程中主动进行地层探测和支护，确保施工安全。
盾构施工需要掌握好盾构机的操作技术，保证施工质量。
3. 涌潮法涌潮法是在水下地层中使用涌潮技术进行隧道的开挖和支护。
施工过程中需要采取有效的涌潮措施，防止涌潮过程中导致的坍塌、涌水等事故发生。
三、支护与排水水工隧洞的支护主要是为了防止地层塌方和水的涌入。
常用的支护措施包括钢架支护、喷射混凝土支护等。
钢架支护需要合理选取钢架的种类和尺寸，确保支护结构的稳定性。
喷射混凝土支护需要根据地层情况进行合理的喷射混凝土厚度和喷射强度的确定。
在施工过程中，需要对隧道周围的地下水进行有效的排水处理，防止水的涌入对施工造成影响。
常用的排水措施包括井点和水封排水等。
四、安全管理水工隧洞施工中要重视安全管理工作，制定合理的安全管理制度，对施工现场进行安全检查和防护措施，保证施工人员的安全。
水工隧洞
适用：高水头有压隧洞。例：隔河岩发电引水洞。
二、消能方式
常用：挑流、底流、洞内突扩消能。
特点：隧洞出口宽度小，单宽流量大，能量集中，
所以出口设置扩散段以扩散水流，减小单宽流量
1.挑流消能（常用扩散式）
适用：出口高程高于或接近于下游水位，且地质条件允许时。
优点：经济合理。
注意：尽量不要冲刷对岸。
形式：斜切式挑流鼻坎（洞轴线与河道交角小）、横向扩散挑坎、收缩式窄缝挑坎。
2.底流消能
优点：消能比较充分平稳。
缺点：开挖量大，施工时间长，造价高。
3.突扩消能（孔板消能）
洞中突扩消能：是在有压隧洞中分段造成出流突然
事故闸门
设在进口：一般为无压洞。
优点：检修门和工作门都在首部，运行管理方便；洞内无压，有利于山坡稳定；易于检查和维修。
缺点：如体形设计不当或施工质量不良，流速大的部位会发生空蚀。冯家山、流溪河。
布置在出口：有压洞。
优点：洞内流态平稳；门后通气条件好，便于部分开
缺：竖井开挖比较困难，竖井前的一段隧洞检修不便。
适用：地质条件较好情况。例：新丰江增建的泄洪洞。
干井—弧门，井后为无压。
湿井—平门，井后为压力洞，只有检修时井内无水
塔式
独立于隧洞首部而不依靠岩坡的封闭式塔或框架式塔，塔底装设闸门。
例：石头河泄洪洞（封闭式）、陆浑（框架）、刘家峡导流洞、碧口和南水泄洪洞。
封闭式塔断面：矩形，大、中型多采用；圆形；多边形。
优：开挖量小，可在不同高程设置取水口，取用上层温度较高的清水。
缺：受风浪、地震、冰的影响大，稳定性相对较差，需要工作桥与库岸相连。
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。
水工建筑物——隧洞
水工建筑物——隧洞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称为水工隧洞。
一、水工隧洞的特点水工隧洞的结构特性及工作条件，决定了它有以下三方面的特点。
（一）结构特点隧洞是位于岩层中的地下建筑物，与周围岩层密切相关。
在岩层中开挖隧洞后，破坏了原有的平衡状态，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。
因此，隧洞中常需要临时性支护和永久性衬砌，以承受围岩压力。
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，应做好隧洞的工程地质勘探工作，使隧洞尽量避开软弱岩层和不利的地质构造。
（二）水流特点枢纽中的泄水隧洞，其进口通常位于水下较深处，属深式泄水洞。
它的泄水能力与作用水头H的1/2次方成正比，当H增大时，泄流量增大较慢。
但深式进口位置较低，可以提前泄水，提高水库的利用率，故常用来配合溢洪道宣泄洪水。
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。
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。
（三）施工特点隧洞是地下建筑物，与地面建筑物相比，洞身断面小，施工场地狭窄，洞线长，施工作业工序多、干扰大、难度也较大，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，采用新的施工方法，改善施工条件，加快施工进度和提高施工质量在隧洞工程建设中需要引起足够的重视。
二、水工隧洞的类型按用途分类1、泄洪洞——配合溢洪道宣泄洪水，保证枢纽安全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。
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用明流隧洞代替溢洪道 保证是急流
第八章 水工隧洞
§2. 水工隧洞的布置
二、水工隧洞的布置
典型布置II:深水式泄水隧洞 有压洞：Pressure Tunnel 流态平稳 压力大，减少空蚀 明流洞：Free-flow Tunnel 地质条件要求低 水头可以很大
第八章 水工隧洞
§2. 水工隧洞的布置
§1. 概述
二、水工隧洞的特点
（1）水力特点：深式进口、高速水流、闸门振动。能量 集中下游冲刷。
（2）结构特点：开挖——变形甚至崩塌、临时支护和 永久性衬砌、内水、外水压力。
（3）施工特点：断面小，洞线长，工序多，干扰大， 施工条件较差，施工进度控制整个工程的工期。
第八章 水工隧洞
§1. 概述
第八章 水工隧洞
§1.概述
一、水工隧洞的类型
发电引水隧洞
泄洪隧洞 用 泄水隧洞 途
施工导流隧洞
排沙、放空隧洞
第八章 水工隧洞
§1. 概述
一、水工隧洞的类型
进口建筑物：控制水流
组 成
洞身：岩体内开挖而成
出口建筑物：消能
流 有压隧洞 态 无压隧洞
第八章 水工隧洞
§1. 概述
一、水工隧洞的类型
第八章 水工隧洞
洞线选择
地质条件：避开不利的地质构造 线路短、直，减少水头损失和工程量 隧洞埋深不宜太小，一般大于一倍洞径或洞宽 相邻隧洞保证一定距离，最好3倍洞径以上，起码1倍洞径 隧洞的坡度受水力学条件和施工影响 高流速隧洞的洞线有水平和竖向变化应注意水力学条件，
必要时需进行水力学试验 考虑施工支洞，加快施工进度
作业
比较有压洞与无压洞的断面特点、水流 特性、优缺点、闸门位置及应用范围。
第八章 水工隧洞
§2. 水工隧洞的布置
一、水工隧洞的组成
水利枢纽中的泄水隧洞主要包括下列三个部分： （1）进口段。位于隧洞进口部位，用以控制水流。包括拦污 栅、进水喇叭口、闸门室及渐变段等。 （2）洞身段。用以输送水流。一般都需进行衬砌。 （3）出口段。用以连接消能设施。无压泄水隧洞的出口仅设 有门框，压力泄水隧洞的出口一般设有渐变段及工作闸门室。
反弧段
空蚀空化问题减ຫໍສະໝຸດ 不平整度掺气槽、抗空蚀材料等等
溪洛渡衬砌后的导流洞净空断面18*20米(宽*高), 衬砌厚度为：1.0米1.5米。世界上最大的导流洞.
第八章 水工隧洞
§4.水工隧洞的洞身段
二、洞身断面尺寸 有压洞的体形设计
§1. 概述
一、水工隧洞的类型 泄水隧洞的种类
第八章 水工隧洞
§1. 概述
一、水工隧洞的类型 陆浑泄洪洞
第八章 水工隧洞
§1. 概述
一、水工隧洞的类型 毛家村泄洪洞
第八章 水工隧洞
§1. 概述
一、水工隧洞的类型 刘家峡泄水隧洞
第八章 水工隧洞
§1. 概述
一、水工隧洞的类型 走马庄泄水隧洞
第八章 水工隧洞
第八章 水工隧洞
§4.水工隧洞的洞身段
二、洞身断面尺寸 无压洞的体形设计I
断面尺寸
根据泄量确定 足够的超高，以保证明流状态 保证施工要求
闸墩
大隧洞时采用多孔进水闸需要闸墩 需要高度重视闸墩的影响 尽可能采用单孔
第八章 水工隧洞
§4.水工隧洞的洞身段
二、洞身断面尺寸 无压洞的体形设计II
§3.水工隧洞进口段
一、进水口的型式和计算要点
塔 式 进 水 口
第八章 水工隧洞
§3.水工隧洞进口段
一、进水口的型式和计算要点
封 闭 式 塔 式 进 水 口
第八章 水工隧洞
§3.水工隧洞进口段
一、进水口的型式和计算要点
岸 塔 式 进 水 口
第八章 水工隧洞
§3.水工隧洞进口段
一、进水口的型式和计算要点
第八章 水工隧洞
§1 概述 §2 水工隧洞的布置 §3 水工隧洞进口段 §4 水工隧洞洞身段 §5 水工隧洞的出口段及消能设施 §6 高流速泄水隧洞的水流脉动压力与空蚀 §7 水工地下洞室的围岩稳定性 §8 水工隧洞衬砌的荷载和荷载组合 §9 水工隧洞的衬砌计算与支护设计 §10 地下厂房的布置和支护型式
• 时间效应
条
• 低水位可以工作
件
• 超泄能力低
• 一般流速大，注意空蚀
1#施工支洞 2#施工支洞
尾闸交通洞
5#施工支洞
尾水洞
引水洞 4#施工支洞
主厂房
尾闸室 3#施工支洞 主变室
6#施工支洞
7#施工支洞
进厂交通 洞
第八章 水工隧洞
§2. 水工隧洞的布置
二、水工隧洞的布置 典型布置I:表面溢洪式泄洪洞
二、水工隧洞的布置
多用途隧洞的布置 1．导流洞与泄洪洞合一布置 2．泄洪洞与发电洞合一布置 3．发电与灌溉隧洞合一布置 4．泄洪与排沙隧洞合一布置 5．发电与排沙隧洞合一布置
第八章 水工隧洞
§3.水工隧洞进口段
一、进水口的型式和计算要点
塔式 岸塔式 竖井式 斜坡式
第八章 水工隧洞
§4.水工隧洞的洞身段
一、洞身断面形式
减少阻力，增加泄量 减少磨损和空蚀，防止破坏 分无压洞和有压洞
第八章 水工隧洞
§4.水工隧洞的洞身段
一、洞身断面形式 无压洞的断面设计
城门洞形：围岩压力小的情况 马蹄形：围岩压力大的情况 圆形：受力状况好，但施工困难，过水断面不经济
无压隧洞的断面形式
第八章 水工隧洞
§2. 水工隧洞的布置
闸门在隧洞中的布置
工作闸门—用来调节流量和封闭孔口，能在动水中启闭。 检修闸门—进口、出口。 事故检修门—在动水中关闭，静水中开启。
工作闸门 —设在进口—无压洞 —设在出口—有压洞 —设在洞中—前有压、后无压洞
第八章 水工隧洞
§2. 水工隧洞的布置
竖 井 式 进 水 口
第八章 水工隧洞
§3.水工隧洞进口段
一、进水口的型式和计算要点
斜 坡 式 进 水 口
第八章 水工隧洞
§3.水工隧洞进口段
二、进口段的组成部分
进 水 喇 叭 口
第八章 水工隧洞
§3.水工隧洞进口段
二、进口段的组成部分
通气孔
拦污栅
其 他
渐变段
闸门室
平压管
第八章 水工隧洞
第八章 水工隧洞
§2. 水工隧洞的布置
二、水工隧洞的布置
水 1、结构（Structure）
3、施工（Construction）
工 隧
• 地下建筑物 • 围岩即是荷载又是承载物• 断面小、洞线长、施工条
洞
• 围岩的变形有时间效应 件差
的
• 水对隧洞的影响
• 施工进度控制工程进度
工 作
2、水力学（Hydraulics）