水工建筑物 洞身段的形式与构造 洞身断面形式及尺寸 更新2018.8.docx

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[图1（d）（i）]。由于这种断面的顶部为圆拱形，适宜于承受垂直围岩压力，并且在施工时便于开挖和衬砌。顶拱中心角一般在90°～180°之间，当垂直围岩压力较小时，可采用较小的中心角。一般情况下，较大跨度泄水隧洞的中心角常采用120°左右。断面的高宽比一般为1～1.5，水深变化大时，采用较大值。在侧向围岩压力较大时，为了减小或消除作用在边墙上的侧向围岩压力，也可把边墙做成向内倾斜状[图1（e）]。如围岩条件较差还可以采用马蹄形断面[图1（f）]，马蹄形断面有上部半圆和下部三心圆或多心圆构成，以尽量减小隧洞衬砌截面弯矩。当围岩条件差，而且又有较大的地下水压力时，可以考虑采用圆形断面。 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。 对于表孔溢流式进口，泄流能力按堰流计算。 对于深式进口，泄流能力取决于进口压力短管段，可按管流计算。 为了保证洞内无压流状态的稳定，水面以上应有足够的净空。当洞内的水流流速大于15～20m/s时，应考虑由于洞内高速水流引起的掺气和冲击波的影响。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%，其高度不小于40cm；流速较高的隧洞，考虑掺气和冲击波的影响，在掺气升高的水面以上的净空面积一般为洞身断面面积的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，圆形断面内径一般不小于1.8m，非圆形断面尺寸不小于1.5m×1.8m（宽×高）。 2.有压隧洞的断面形式 有压隧洞由于内水压力较大，从水流条件（过水断面湿周最小）及受力条件（受力方向对称）考虑，一般均采用圆形断面[图1（a）、（b）、（c）、（g）]。当围岩条件较好，洞径和内水压力都不大时，为了施工方便，也可采用上述无压隧洞常用的断面形式。 在隧洞出口处应设置压坡段，减小隧洞出口段面积，以保证洞内水流始终处于有压状态，并要求在最不利运行条件下，洞顶应有2m以上的压力水头。洞内水流流速越大，要求压力水头越大，对于高流速的有压泄水隧洞，压力水头可高达10m左右。 图1 隧洞断面形式及衬砌类型 （a）～（f）单层衬砌；（g）～（i）单组合式层衬砌； 1—喷混凝土；2—16mm钢板；3—25cm排水管；4—20cm钢筋网喷混凝土；5—锚筋