水利水电勘测设计技术文件范本全文库FJD35200a

水利水电勘测设计技术文件范本全文库FJD35200a
FJD35200
FJD
水利水电工程技术设计阶段
竖井设计大纲范本
水利水电勘测设计标准化信息网
1998年8月
_____________ 工程技术设计阶段
竖井设计大纲
主编单位: 主编单位总工程师：
参编单位:
主要编写人员：软
件开发单位：软件
编写人员：
______ 勘测设计研究院
______ 年一月
目次
1.引言 (4)
2.设计依据文件和规范 (4)
3.基本资料 (4)
4 竖井结构设计 (7)
5.喷锚支护设计 (15)
6.竖井内部交通、排水防潮等设计 (18)
7.基础处理 (18)
8.技术专题研究 (18)
9.工程量计算 (18)
10.应提供的设计成果 (18)
附录A竖井侧向山岩压力 (19)
附录B井颈基底承压力计算特征数表 (21)
附录C竖井壁座计算公式 (23)
附录D竖井与隧洞联接形式 (25)
1
引言
1.1
工程位于 ，是以 为主，兼有
等综合利用的水利水电枢纽工程―站总装机容 量 MW,年发电量 kW ・h 。

电站 为 房，厂房高 ^7宽 m,长
m o
铭本工程初步设计报告于 ________ 年 ______ 月审查 後i 水电站竖井分类
2设计依据文件和规范
(1) SD 335 — 89水电站厂房设计规范(试 行); (2) SDJ 20 — 78水工钢筋混凝土结构设计 规范
(试行)；
(3) SDJ 10 — 78水工建筑物抗震设计规范 (试行)；
(4) SD 134 — 84水工隧洞设计规范；
(5 )GBJ 86 — 85锚杆喷射混凝土支护技术 规范； (6) SDJ 212 — 83水工建筑物地下开挖工 程施工技术规范；
(7) SL 47 — 94水工建筑物岩石基础开挖工 程施工技术规范；
2.1
2.2 有关本工
1 (2) (3)
主要设计规范
(8 )SDJ 207 — 82水工混凝土施工规范
3圧本资料
3.4
(
2
)水韬进口处校核洪水重现期: 水位和流量见表10
表
水位和流量表
U1 J 月平均气温，见表2。

(2 )绝对最咼气温：— 绝对最
低气温：
-
(3)多年平均最大风速: 风的
吹程：— 3.6(
°水冻吹土厚
度：- (1) 地下水位：—
(2) 渗透系数：— (3 )井筒内涌水量：
3.1 3.2 3.3
工程等别与建筑物级别
(1) __________________ 工程等
别： __________________ 等； (2) )建筑物
级别: 级
地震烈度
(1 )基本地震烈度： _______
(2) .......... .震烈度: 度。

s ； z m 3 / S ; 表2 月平均气温表
单位：C
Vo
3.8
(1 )井筒中心座标：x ________ m;
y 一m ；
(2 )竖井井口标高： ________ m ； (3 )竖井井底标高： ________ m; (4)竖井深度： _________ m; ” (5 )竖井内允许最大风速： ________ m / S ; (6)竖井内交通允许最大运行速度： ___________ m /s 。

3.9 3.9.1
(1) __________________ 混凝土标号： 0 (2) __________________ 混凝土容重： kN/m 勺“
钢筋混凝土容重： ________ k N/m 0 (3 )混凝土弹性模量，见表4©
表4混凝七弹性模缸
3
14 ）地
有无侵蚀性： ________ 0
爲盛餘也
500);
(1 )地形
(3 )围岩物理力瞬性指标见表
混凝土泊桑比：_______ (4 )混凝土设计强度，见表50
3.9.2钢筋
(1)钢筋弹性模量，见表60
表钢筋弹性模量单位：
钢筋泊桑比：—
(2 )钢筋的设计强度，见表70
表7钢筋设计强度单位：MP a
3.9.3安全系数
(1)强度安全系数，见表8
表8强度安全系数
（2）钢筋混凝土结构构件抗裂安全系数，见表90
抗裂安全系数
表
mm
（4）钢筋混凝土衬砌最小配筋率，见表10
钢筋混凝土最小配筋率
表
4竖井结构设计
提示：竖井衬砌材料主要有：
（1）混凝土；
（2）钢筋混凝土；
（3 ）预制混凝土砖；
（4）浆砌石等。

本工程主要考虑混凝土和钢筋混凝土两种材料。

4.2.1
提示：（。

混凝土衬砌；
（2）创筋混飆土柿
（3）喷憾支护*
（4）姐合村砌；
（5 ）不衬砌。

4.2.2
竖井断面形式应根据用途、工程地质及水文
提示：（1）圆形断面：井壁受力均匀，节省材料，通风阻力小，通风费用省，断面利用率较低，适用于山岩压力较大、地质条件复杂的岩层；
（2）矩形断面：对设备布置有利，衬砌受力条件较差，一般适用于山岩压力较小地段;
（3）椭圆形：目前椭圆形断面采用较少。

地质条件、支护及衬砌材料等因素选择。

4.3本工临及井采用—断面。

提示：
（1）根据施工需要、运行要求、结合交通运输设备、管线路布置和安全间隙等需要的面积确定；
（2）通过竖井的最大风速不超过规范要求；
（3）根据工程经验，采用工程类比方法初步确定断面尺寸。

4.4
计算原则及基本假定
4.4.2
壁的整体作用)
、(1)竖井衬砌内力计算常取水平截条，忽略 衬砌自重和山岩压力；
(2) 当计算荷载确定后，衬砌内力计算与平 |提斥飞膚應筒曬与底板軽体作
用’
I'
(1〉底板^筒壁剛禮；
(2)在拎髙程卜一U 井时砌外单植一致*在毎一段冏简中新面帛变*
(3〉直井、底板皆属薄克结构*可用薄壳理论计费；
(4) 衬砌与围岩密接，直井衬砌与基岩摩擦力可以维持衬砌自重，故认为筒底垂直
变位为零；
(5) 底板受到井壁传来的对称径向力所引起的变形与井壁挠曲变形相比很小，可忽
略，即底板无水平变位；
洞I
4.5 4.
5.1
设计荷载
(1) 侧向山岩压力A i
441 圆筒与底板连接方式
侧向山岩压力(地压)的计算见附录 A 0
(2)冻胀力A 2
(3)自重A 3
(4)井口建筑物对井壁产生的侧压力A 4
(5 )弹性抗力A 5
提示：一般情况下可以不考虑弹性抗力，仅在底板计算时视具体情况考虑弹性抗力(6)灌浆压力A 6
提示：灌浆压力为施工完建时期荷载，灌浆压力分布规律可参考有关资料。

(7 )外水压力A 7
(8)地震力A 8 4.5.2荷载组合
(1) 基本组合：A i +A 3+A 4+A 5+A 7 (2) 特殊组合：
完^建
A 1+ A 2 +A 3 +A 4 +A 5 +A 6 +
4.7 4.7.1
竖井在外压力作用时，可采用麦拉公式计算:
2
A 7
4.6
地震
l
+A
3
±
A
A
5
+A
7
+A 8
1层
1它
（1）
式中：
q ©
a
b
r ——竖井井砌所环受应外压力――竖井内半径;
q b b 2
(2)
2
1旦
_b^
2~
1
寺
(3)
衬砌厚度可按下式计算：a]
d = a ] ------ a
---
評皿]-2q b
(4)
式中：
d ――竖井衬砌厚度;
由（1）式即可求出衬砌内缘应力 力（T b :
a o
及外缘应
Ra ――混凝土轴心受压设计强度;
K ——安全系数。

〔(T
a
K
—混凝土允许压应力; [J] a
其余符号意义同上臼
(2)计算步骤。

4.8.3
应用平面有限元程序计算钢筋混凝土衬
砌应力及应变
4.9 配筋计算
提提示：(11)禾按平面有限元程序分析要求进行配筋计算定及钢筋混凝土衬砌应力及应变；
(22)根据应I 力图配置钢颤。

按环向力配置环向受力钢筋；
(3) 沿环向取单位宽度，按纵向弯矩配置纵向钢筋，纵向钢筋应有一定数量直达井顶; (4) 在底板中根据切向及径向弯矩配筋，组成钢筋网； (5 )根据规范要求进行抗裂及限裂计算。

4.10竖井井颈设计
4.7.2 4.8 计算步骤
钢利用计算机软件计算钢筋混凝土衬砌内
4.8.2)
4.10.1 竖井井圈锁口
4.10.2
4.10.2 井颈承压能力验算
提示：井颈承压能力验算可参考《冶金矿山设计参考资料》下册。

4.101^
4.10.4.1
基底承压力计算公式
竖井井颈基底最夕外边缘的最大和最小承压强度 为：
Z P o ： M h
max min
F o ^Vo
(5)
K h ――基底弹性固着系数，其值为:
aEI
式中: F 0—— 基底壁通的横底面积;勺总竖向力;
W 0——基底截面模量；
力对
苗——外荷载及井颈侧向岩土的弹性抗
H
A , M
B .■:
Mh =—
D;.：
HhA\ MB .■:
(6)
式中:
- D ：
丄
Kh
Kh
a ——井颈变形系数，其值 a 严
八
hEI
――基底岩土竖向基床系数； h ――基底岩土侧向基床系数； ――井颈高度；
0 ――基底截面惯性矩；
井颈截面惯性矢矩 井颈所用材料的弹性模
量；
P 井颈截面计算宽度，其值为
1 + R)
R
井颈截面外径； 平外荷载,H ——
作用于井颈顶部(地面处)水
H= S H 0；
M ――作用于井颈顶部的弯矩，其值
M=工 H i h i + XP i C i ；
H i ――作用于井颈顶面以上的水平
提示：井颈基底承压力也可用下式计算：
_送P o 亠另M 0
K J max —
—
min
F ° W 0
式中：2M 0 ――外荷载对基底形心的总力矩；
© ――岩土弹件圃君柞用对基底承压力折减系数.耳血为:
P
= 0.9
为: 外荷载; 荷载； 距；
a h
© / A ©
A 、A 、E 、
h 匚—作平荷载距颈井面顶面的竖向 e i ――竖向荷载Pi 对竖直轴偏心
'――井颈与井颈换算深度
A fA +B(P
cp=.
1
D"
2 Mo
式中A" “一一特征数，见4.1042 的提示。

有关的特征数，见4.1042
4.1042 计算步骤
4.11
4.11.1
(1)两壁座之间的衬砌自重假定全由壁座支承；
抗鑼虞座底面应力不超过地基容许压应力与
(3 )壁座间距根据地质条件、施工方法、衬砌结构确定，一般每隔10m- 20m沿井壁四周浇
壁座底面应力不超过地基容许压应力与(3 )壁座间
距根据地质条件、施工方法、衬筑混凝土壁座材料采用混凝土；
许圖辭座岩层容许压应力和井壁材料的容提示：岩石容许抗压强度可参考下表
4.11.2壁座类型及适用范围
4.12.2
竖井与井底车场联接（马头门）
5喷锚支护设计
5.1 1工鶴勢|设计的基本原则与方法
提示：（1）直接设讣法乂
考虑围岩力学特性、工程条件、竖井尺寸、施工方法等因素，将要设计的竖井与已建成 并投入运行的工程进行类比，决定支护类型和支护参数。

（2）间接工程类比法：
根据现行锚喷支护设计规范，按围岩分类及锚喷支护设计参数表决定支护形式和参数。

（1）锚喷支护参数表制定是以已建工程经验 和实践为依据，并经综合比较分析确定； 坏（2）应用工程类比法时，要弄清围岩稳定破
（3）最终支护参数确定，要借助于监控设计
4.11.3 4.12 计算公式
指导，必要时要进行修正。

5.2锚喷支护型式
5.3工程类比法确定喷锚支护设计参数
提示：(1)井壁采用锚喷作初期支护时，下表( 1 )中支护参数可适当减小，可参考下表( 2);
(2)山类围岩中井筒深度超过500m时，下表(1)中支护参数应予以增大；
(3)设置混凝土圈梁时，间距宜为8E 12 m,加固围岩的锚杆应与圈梁连
成一体。

5.3.1间接工程类比法
表
竖井锚喷支护类型及设计参数
提示：喷锚支护设计参考：
(1)OK利水理工程地下珈筑物设计孑册〉胡七章腐五节*
(2)颐鹏5编(水电站厂房址计》弟卜二覃第二节攻笫四节;
(3)肓关规蘇
(4)《建井工程手册》第三卷第十一篇第五章第三节及第四节。

5.4 —
5.4.1喷混凝土设计
5.4.2锚杆设计
锚杆设计要考虑系统锚杆与局部锚杆两种情提示匕锚杆设计可姿尊下列橙料：
(1)《建井工程手册》第三卷第^一篇第五章表11 —5
—12
(2)《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GEJ 86 —85)第三章第三节。

况----------------------------------------- 5.4.3喷、锚、网联合设计
设计时要分别计算喷混凝土、锚杆、钢筋网提供的支护抗力，然后验算锚喷支护加固围岩5勺女全系数。

6竖井内部交通、排水防潮等设计
6.1
6.1.1
(1)根据竖井高度、电梯每站运行高度、运行间隔、运行速度等进行电梯选型；
(2)电梯运行速度不超过允许速度;
(3)根据厂家提供的电梯资料进行布置。

6.1.2
竖井内部除设置电梯进行上下联系外，还要考
虑布置楼梯，以便在电梯故障、维修时也不影响交通。

6.2
7基础处理
8技术专题研究(必要时)
9工程量计算
9.1
根据布置、结构计算成果确定主要结构
9用
工程量计算项目见表11。

表
竖井主要工程量表
10应提供的设计成果
，设计报告（竖井部分）； （3）专题研究报告（必要时）
0 （!）调备置图；
10.1报告与计算书 （1
（2 10.2
102
附录A 竖井侧向山岩压力（地压）计算
〔F083FA
〕
表土和基岩
P n、P' n—n岩层顶面和底面作用在井壁单位面积
上的侧压力，kPa;
丫1、丫2…Y n —各岩层容重，kN/m
hl、h2…hn—各岩层厚度，m;
A n――n岩层侧压力系数；
©'"――第n层岩石似内摩擦角；
岩层
倾角
—■-
|—
( f r (
石倾角有关
乏5 5°〜6
5 °
的压力分布不
6 5° 〜7
5°
F均匀系—
7 5° 〜
85 °
3i. 1 〜1 . 1 . 3 1 . 4 1. 5
3
Y k + i、Y k + 2…Y "—岩体湿单轴抗压强度低于该处围岩切向应力的
一组岩层容重，kN/m 3 ;h k + i
h k+l…h n —为上面Y k+i、Y k + 2…丫“相应的各岩层之厚度，：
m。

松散体理论公式：
P= YHtg 2 (45 - ©2)
P――作用在井筒上单位面积上压力，kPa;
Y 井筒所通过岩层的加权平均容重，kN/m
H 井筒计算点距地表深度，：m;
© ——加权平均内摩擦角
对于坚硬岩层和埋藏很深
的软弱岩层，计算结果与
实际情况有很大差别，此
时可采用秦式修正公式。

适用条件:
C
T
t = 3. 34 Y H>
R b
b t 围岩切向应
力
R b 计算点处岩
体单轴湿抗
压强度
附录B井颈基底承压力计算特征表
井颈基底承压力计算特征数表见表B1
表井颈基底承压力计算特征数表
附录C竖井壁座计算公式表〔F083F氏
竖井壁座计算公式见表C1
表C1竖井壁座计算公式
计算公式符号注释
一般规定
水工设计手册第七卷铁路工程设计技术手册
壁座宽度：
「 H *d
壁座高度：
h =1.73 k[R ya] \R L
壁座根部强度核算： b[R ya]
曰！
h
壁座锥体角：
a tg」[划
a =tg ----
[R ya]
壁座宽度：
」 H・d2 R b cos -g
[R ya]
壁座高度：
K[ R ya ]
h =1.73 b- K[R ya]
R L 壁座根部强度核算：
h cos -g
锥体角：
[R ya]
ctg-cos2d「g
〔R y，〕一岩石允许抗压强度,
MPa;
H—壁座间距离，：m ;
d—井壁厚度，m ;
R L—混凝土设计抗拉强度，MPa;
3 丫
一井壁材料容重，kN/m ;
K—混凝土抗拉安全系数；
T、〔T〕一混凝土剪应力和抗剪
允许应力，MPa;
B
g
—壁座底面倾角，B g必须小
于壁座与岩层间之静摩擦角©。

b>d h>2.5d
B
g
值一般采用:
松软地层
B g=50° 〜60
坚硬岩层
B g=0° 〜]5° 中
等岩层
B
g
=25°-45
a =30° 〜35°
b = 0.4~1.5m
h=1.0~1.3m
a =30° 〜35°
B «=2 5°
h=1.0~1.3m
附录D 竖井与隧洞联接形式
竖井与隧洞联接形式见表 D1。

表D1竖井与隧洞联接形式
联接形式
1、 通道较短；
2、
接头结构简单，施工方便;
3、 通风阻力大；
4、
L=15~20m 。

6、遇有损坏时修复困难。

通道垂直 联接法
双通道斜 交联接法
隧道拱顶联接
I J
1
■ 1
（f
1、运输方便，提升快;
2、 通风效果好，缩短竖井开挖时
间；
3、 工程造价较省；
4、 联接部分结构复杂，施工困难;
5、 隧道施工时不安全；
I。