第四节 水工地下洞室的洞身与洞室段.docx

第四节水工地下洞室的洞身与洞室段

一、断面尺寸及衬砌构造

断面尺寸由水力计算得到。水力计算包括泄流能力，水头损失，压坡线（有压流），水面线（无压流）。断面形式：与水流条件、工程地址条件和施工条件等有关。

（一）有压隧洞断面形态与过水能力：圆形

圆形断面的优点：流态好，受力条件好，过水能力强。

洞身过水面积：

这里：w—洞身过水面积，Q—最大设计流量，—兼计沿程与局部阻力的流量系数，H—计算断面的作用水头。

有压引水隧洞洞内水流流速低，以减小水头损失，保证发电所需的能量；有压泄洪隧洞洞内水流流速高，以便让洪水尽快下泄。

（二）无压隧洞断面形态及过水能力：城门洞形、马蹄型或圆形

城门洞形断面的优点：适宜于承受垂直山岩压力，也便于开挖和衬砌。城门洞形断面的缺点：拱圈受力较差。

为了减小或消除作用在侧墙上的侧向围岩压力，可把直墙改为斜墙，变成马蹄形断面。

（三）衬砌构造———沿开挖洞壁做成的人工护壁。

1、衬砌的作用

阻止围岩变形发展，保证其稳定；

加固围岩承受围岩压力、内水压力和其他荷载；

防止渗漏；

保护岩石免受水流、空气、温度、干湿变化等侵蚀破坏；

平整围岩，减小表面糙率。

图8-17 隧洞断面形式及衬砌类型 单位：cm(a)～(f)—单层衬砌；(g)～(f)—组合式衬砌；(k)～(l)—预应力衬砌

2、型式

按设置目的分为抹平衬砌和受力衬砌两类。

抹平衬砌

用砼、喷浆及浆砌石做成的护面。不承受荷载

受力衬砌：单层，组合，预应力，喷锚等,一般衬砌（单层）厚度为1/8～1/12洞径且25cm。单层：用砼（图9-17，a）、钢筋混凝土(图9-17，b、c、d)或浆砌石做成。

组合式：根据衬砌的不同受力特点和运用要求，用不同材料组成的双层、多层衬砌（图9-17，g、h、i）。

预应力：在施工中预施环向压应力，运行时衬砌可承受由巨大内水压力引起的环向拉应力。适用于高水头圆洞（图9-17，k、l）。

喷锚支护:新奥法(NATM)的表现形式.喷混凝土支护和锚杆支护.3、衬砌的分缝和止水

整体式衬砌在施工中要分段分块浇筑，需设横、纵向工作缝（图9-18，9-19）；跳仓浇筑.

永久横向伸缩缝：沉陷变形伸缩缝和温度变形伸缩缝（图9-20）。

4、灌浆、防渗和排水

（1）灌浆：回填灌浆和固结灌浆。

回填灌浆：填充衬砌与围岩之间的空隙，使之紧密结合以改善传力条件，减小渗漏。

一般施工中在衬砌顶拱部分时预留灌浆孔（图9-21）。范围：顶拱90o～120o之间，孔矩和排矩2～6米，灌浆压力一般为0.2～0.5MPa.

固结灌浆：为了加固围岩，提高围岩的强度和整体性，减小山岩压力，保证岩石的弹性抗力，减小地下水对衬砌的压力和减少渗漏而做。 由于其一般在衬砌后进行，故还可起预压作用。

孔深：一倍隧洞半径，梅花形，间矩2～4米。

灌浆压力：1.5～2.0倍内水压力，一般0.3～1.0MPa.(2)防渗与排水

当地下水位较高时外水压力将会成为主要荷载,因此防渗排水设施不可缺少.

对无压洞:当外水压力较大时,可在洞内最高水面线以上通过衬砌来设置排水孔（图9-22）.

对有压洞:在洞底部设置纵向排水管和横向排水沟,间矩6～8米.

图8-18 陆浑水库泄洪洞衬砌施工分缝 单位：m

图8-19 衬砌的纵向施工缝

图8-20 伸缩沉陷缝 单位：m

图8-21 灌浆孔布置图

图8-22 无压隧洞排水布置图