《水工建筑物》第七章：水工隧洞的类型特点、布置构造、总体布置及坝下涵管

7.2 水工隧洞的选线与总体布置
7.2.1 隧洞选线 一般原则： （1）尽量避开地质条件不良地段。 （2）力求洞线短、水流平顺。 （3）进出口位置合适。 （4）洞顶以上和傍山隧洞岸边一侧的岩体 应有足够的围岩厚度，以保证围岩稳定。 （5）应兼顾施工方便。
7.2.2 水工隧洞的布置 一、总体布置 （1）拟定进口的位置、高程； （2）确定闸门在隧洞中的布置； （3）确定洞身的纵向底坡和横断面的形状 及尺寸； （4）确定出口位置和底板高程，选用合理 的消能方式。
隧洞钢支撑施工
三、衬砌的构造 1.衬砌的分缝和止水 变形缝是为防止不均匀沉陷而设置。
其位置 应设于荷载 大小、断面 尺寸和地质 条件发生变 化之处。
施工缝有纵向与横向两种。横向施工缝 间距一般为6—12m；纵向施工缝的位置及数 目则应根据结构型式及施工条件确定。
2.灌浆、防渗与排水 回填灌浆：充填衬砌与围岩之间的缝隙。 固结灌浆：提高围岩的强度和整体性。
7.5.1涵管的类型和位置选择 1.坝下涵管的类型
按过流形态分： 无压涵管、有压 涵管、半有压涵 管。 按断面型式分： 圆形、圆拱直墙 形、箱形。
2.涵管的位置选择 （1）地质条件 应尽可能将涵管设在岩基上。 （2）地形条件 涵管应选在与进口高程相适应的位置。 （3）运用要求 引水灌溉的涵管，应布置与灌区同岸。 （4）管线宜直 涵管的轴线应为直线并与坝轴线垂直。
二、闸门在隧洞中的位置 工作闸门—应能在动水中启闭，可设在 进口、出口或任一适宜位置。 检修闸门—应能在动水中关闭，静水中 开启，设在隧洞进口。 事故闸门—同检修闸门。 无压隧洞一般将闸门设置在隧洞进口处， 进水口分为表孔溢流式、和深孔式。
（1）表孔溢流式多属于龙抬头的布置形式 （2）深孔式进水口也可采用无压泄水隧洞
有压隧洞一般将工作闸门设置在出口处， 有些隧洞将工作闸门布置在洞内，工作闸门前 为有压洞段，工作闸门后为无压洞段。
7.3 水工隧洞各组成部分的形式及构造
7.3.1 进水口的形式及构造 一、进水口高程的确定 主要根据其担负的任务确定，发电有压隧 洞的进水口，应保证在上游最低运行水位以下 有足够的淹没深度，以免产生贯通式旋涡，引 起振动，降低水轮机出力。 淹没深度经验公式：
7.5.2 涵管的布置与来自百度文库造 1.涵管的进口型式 （1）分级斜卧管式 （2）斜拉闸门式
（3）塔式和井式进水口
2.管身布置与构造 （1）管座 是防止管身断裂的主要结构措施之一。 （2）伸缩缝 一般将伸缩缝与沉陷缝统一考虑。
（3）截渗环 每隔20～30m设置一道。 3.涵管出口布置
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临 时 改 永 久 布 置
二 洞 合 一 布 置
7.1.2 水工隧洞的特点 （1）水流特点：高速水流的隧洞，设 计时如考虑不周，极易产生空蚀破坏。 （2）结构特点：隧洞开挖改变了围岩 的应力平衡状态，常需设置临时支护和永久 衬砌。 （3）施工特点：开挖、衬砌的工作面 小，洞线长、工序多、干扰大，工期长。
2.有压隧洞的断面型式和尺寸 断面型式多为圆形，当围岩坚硬且内水压 力不大时，也可采用更便于施工的非圆形断面。 断面尺寸应根据水力计算确定。
二、隧洞衬砌 1.衬砌的作用 承受荷载、保护围岩、减小隧洞表面糙率， 防止渗漏等。
英法海底隧道 拱楔块衬砌
总共用了72万块
2.衬砌的类型 （1）平整衬砌 当围岩坚固、内水压力不大时，用混凝土、 喷浆、砌石等做成平整的护面。 （2）混凝土、钢筋混凝土衬砌 当承受较大的荷载或围岩条件教差时，采用 钢筋混凝土衬砌。 （3）预应力衬砌 对混凝土或钢筋混凝土衬砌施加预压应力， 以抵消水压力产生的拉应力。
S的最小值不 得小于1m。
二、深孔式进水口建筑物的形式 1.竖井式进水口 适于岩体完整、稳定、坚固的岸坡。
2.塔式进水口 适于岸坡较缓或地质情况较差的岸坡。塔 的型式有封闭式和框架式。
塔独立于 岸坡用钢筋 混凝土建造； 通过工作桥 与岸边或坝 顶相联系。
3.岸塔式及斜坡式进水口
岸塔式就是 将控制塔斜 靠在洞口岩 坡上；易满 足稳定要求， 对岸坡也起 一定的支撑 作用。
（4）喷锚支护 指利用锚杆和喷混凝土进行围岩加固的 总称。锚杆支护的作用：
(a)悬吊作用； (b)组合作用； (c)固结作用
隧洞喷锚支护
喷混凝土衬砌的主要作用：使围岩结成整 体，缓和应力集中，保护岩体表面。一般分层 施工，必要时加设钢筋网。
新奥法基本原理： ①支护要适时； ②支护刚度要适中； ③支护应与围岩紧贴。
衬砌施工时， 在顶拱及边拱 部分预留灌浆 管，待衬砌完 成后进行灌浆。
无压隧洞可在洞内水面高程以上设置排 水孔实现排水；有压隧洞一般不设排水。
7.3.3 出口段构造 有压隧洞的出口常设工作闸门和启闭机室， 闸门后设有消能设施。
为不使洞身出现负压，其出口断面应逐渐收 缩，收缩比一般为0.8～0.9。
三峡地下厂房引水洞
隔河岩水电站 导流洞
7.1水工隧洞的类型和工作特点
7.1.1 水工隧洞的类型 引水洞————引水发电 泄洪洞————宣泄洪水 导流洞————施工期导流 输水洞————输送生活、生产用水 其他：排砂洞等 按工作时水力条件分： 有压隧洞、无压隧洞
在水工隧洞设计时，为节省工程投资，可 采用“临时变永久”或“二洞合一”等型式。
水工建筑物
第7章
第7章 水工隧洞与坝下涵管
定义：在蓄水枢纽中，为了灌溉、发 电、城镇供水、泄洪、排沙、放空水库以 及施工导流等目的而穿山凿石、修建在岩 层之中或埋设在土石坝坝体下面的取水及 泄水建筑物。
小资料：我国水工隧洞发展概况 截止20世纪末，我国已建成水工隧洞的总 长超过500km，其中5km以上的有41条。较典 型的有四川太平驿水电站的有压引水隧洞，长 10.6km，直径9m（开挖直径10m ），于90年代 初兴建。此外还有贵州南盘江上兴建的天生桥 二级水电站的三条引水洞，总长30km，直径 8.7～9.8m （开挖直径10.8m），并在国内首次 使用全断面掘进机开挖（美国引进）。
7.3.2 洞身断面型式及构造 一、洞身断面形式和尺寸 1.无压隧洞的断面型式和尺寸
圆拱直墙形适用于 地质条件较好、垂 直山岩压力较小而 无侧向山岩压力的 情况。 当地质条件较差、 侧向山岩压力较大 时，宜采用马蹄形 或蛋形断面。
当地质条件差或地下水压力很大时，也可 采用圆形断面。
无压隧洞的断面尺寸应根据水力条件（低 速水流或高速水流）确定。考虑施工要求的最 小断面尺寸：高度≥1.8m，宽度≥1.5m；圆形 断面内径≥1.8m。
进入21世纪以来，我国的水工隧洞有了更 快的发展，在建最长的水工隧洞为引黄入晋工 程的南干线7号洞，洞长42.9km。在南水北调工 程中尚有待建的长73km的隧洞（西线一期）。 以上两工程的隧洞总长将超过400km。
我国已建断面积最大的水工隧洞为龙滩右 岸导流洞，其最大开挖断面面积达596平方米 （24.88×26.15)，号称亚洲第一。
泄水隧洞常在出口外设置扩散段，使单宽 流量减小；常用的消能方式有挑流消能和底流 消能。底流式消能具有工作可靠，对下游水面 波动影响范围小的优点。
7.4 坝下涵管
当土石坝枢纽两岸地质条件或其他原因不 宜开挖隧洞时,可采用坝下设涵管的方法满足泄、 放水要求。
优点：结构简单、施工方便、造价较低。 缺点：如设计施工不良或运用管理不当， 极易影响土石坝的安全。 一般在软基上不得采用；对于高坝和多地 震区的坝，在岩基上也应尽量避免采用坝下涵 管。