7.2.4 洞身段的形式与构造讲解.ppt

L/O/G/O水工建筑物洞身的形式与构造1.洞身断面形式与尺寸洞身断面形式与尺寸取决于水流流态、地质条件、施工条件和运行要求等。（1）无压隧洞洞身的断面形式a.圆拱直墙式。顶部为圆拱，适于承受铅直围岩压力，且便于开挖和衬砌，在国内得到了广泛应用。断面的顶拱中心角多在90~180度之间。跨度较大的泄洪隧洞中心角常采用120度左右。b.马蹄形断面。当围岩条件较差，垂直围岩压力及侧向围岩压力较大且底部也存在围岩压力时，可采用马蹄形断面。其优点在于受力条件好，但施工复杂。c.圆形断面。当地质条件较差，同时又有较大的外水压力时，可以考虑采用圆形断面，当用掘进机开挖施工时，也可采用圆形断面。（2）有压隧洞洞身的断面形式有压隧洞一般均采用圆形断面，原因是圆形断面的水流条件和受力条件都较为有利。当围岩条件较好、内水压力不大时，为了施工方便，也可以采用上述无压隧洞常用的断面形式。2.洞身断面形式与尺寸a.无压隧洞的断面尺寸无压隧洞的断面尺寸应根据隧洞通过的流量，作用水头以及纵剖面布置，通过水力计算确定，其断面尺寸同时还应满足施工和维修的要求。无压隧洞的泄流能力取决于进口压力段，其泄流能力按管流计算：无压隧洞设计要求净空面积大于断面积的15%，且净空高度不小于40cm。当流速较大时，还应考虑掺气的影响，在掺气水面以上的净空约为洞身断面面积的15%~20%。无压隧洞的高宽比一般为1.0~1.5，一般非圆形断面的尺寸（宽*高）不小于1.5*1.8m；圆形断面的内径不小于1.8m。b.有压隧洞的断面尺寸有压隧洞泄流能力也可按管流公式进行计算。为了保证洞内水流处于有压状态，洞顶应有2m以上的压力余幅。3.洞身衬砌的类型和构造衬砌的作用：阻止洞周围岩体变形发展，保证围岩的稳定；承受围岩压力，内水压力和其它荷载；防止渗流以及空气，温度和干湿变化等对围岩的冲蚀破坏。（1）衬砌的形式衬砌按其作用可分为平整衬砌和受力衬砌。a.平整衬砌。也称抹面衬砌，其作用主要是使隧洞表面光滑，减小糙率，防止渗漏和岩面风化。平整衬砌常用混凝土、喷浆以及浆砌石等材料制成，多用于围岩条件较好，水头较小的隧洞。b.受力衬砌。受力衬砌又可分为单层衬砌、组合衬砌、预应力衬砌和喷锚衬砌等四种。单层衬砌是指由混凝土、钢筋混凝土、喷混凝土及浆砌石等做成的衬砌。适用于中等地质条件、高水头、高流速、大跨度的情况。单层混凝土衬砌厚度不易小于20cm；单层钢混衬砌厚度不宜小于25cm，双层钢筋的不宜小于30cm；具体尺寸由计算核定。喷锚衬砌是指喷混凝土支护、锚杆支护、喷混凝土锚杆支护等的总称。其适用于不同地层、不同断面大小的隧洞。喷锚支护可在洞室开挖后，像开挖面喷一层混凝土，必要时加设锚杆以稳定岩体，以后再喷混凝土至设计厚度。喷锚支护可用作临时支护，也可用作永久性支护。组合衬砌是由两种或两种以上的衬砌式组合而成。入内层为钢板，外层为混凝土；顶拱为砂浆或混凝土，边墙为混凝土或浆砌石；顶拱为喷锚衬砌，边墙和地板为混凝土衬砌。预应力衬砌是对混凝土、钢筋混凝土衬砌的外壁施加预应力，以便在运用时抵消内水压力产生的拉应力。多用于高水头的圆形有压隧洞。由于衬砌预加了压应力，可以抵消运行时产生的拉应力，因此可使隧洞晨起厚度减薄，节省材料和开挖量。（2）衬砌的构造衬砌的分缝和止水洞身衬砌的分缝按其方向可分为纵缝和环向施工缝。施工缝必须设在衬砌拉应力较小的区域，缝面需严格处理，以保证衬砌结构的稳定性。在隧洞穿过断层、破碎带处、岩性变化处等地应设永久性变形缝，以适应不均匀沉降和相对变形。为防止混凝土因干缩和温度应力产生裂缝，沿洞线方向应设永久性横向伸缩缝，并根据要求做好止水。灌浆灌浆根据其目的不同，可分为固结灌浆和回填灌浆。a.固结灌浆。固结灌浆的目的在于加固围岩，提高围岩的整体性，减小围岩压力，减小地下水对衬砌的压力和渗漏。灌浆孔常呈梅花形布置，灌浆孔距为2~4m，每排不少于6孔，灌浆压力为1.5~2倍的内水压力。b.回填灌浆。回填灌浆的目的在于填充围岩之间的空隙，保证衬砌与围岩紧密结合，改善传力条件及减少渗漏。回填灌浆在顶拱中心角以内布置。孔距和排距一般为2~6m，灌浆压力常为0.2~0.3