發(fā)電無壓隧洞設(shè)計(jì)大綱范本

1、FJD34100水利水電工程技術(shù)設(shè)計(jì)階段發(fā)電（或引水）無壓隧洞設(shè)計(jì)大綱范本水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化信息網(wǎng)FJD1997年11月水電站技術(shù)設(shè)計(jì)階段發(fā) 電（或引水）無壓隧洞 設(shè)計(jì)大綱主 編單位：主編單位總工程師：參編單位:主要編寫人員：軟件開發(fā)單位：軟件編寫人員：勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院年一月目次 TOC o 1-5 h z 弓I言4設(shè)計(jì)依據(jù)文件和規(guī)范4設(shè)計(jì)基本資料5隧洞線路總體設(shè)計(jì)10隧洞總體水力設(shè)計(jì)12隧洞工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)13隧洞運(yùn)行期觀測(cè)設(shè)計(jì)25技術(shù)專題研究25工程量計(jì)算26應(yīng)提供的設(shè)計(jì)成果26工程位于一，是以為主,兼有_等綜合利用的水利水電樞紐工程。電站總裝機(jī)容量 MW,年發(fā)電量kWh。發(fā)電(或引水)無壓

2、隧洞長 m,過水?dāng)嗝娣em2,引水流量 ma/So本工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告于月 日審查通過。2.設(shè)計(jì)依據(jù)文件和規(guī)范2.1有關(guān)本工程的文件(1)工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告;(2)工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告審批文件;(3)工程技術(shù)設(shè)計(jì)任務(wù)書;(4)有關(guān)會(huì)議紀(jì)要或文件。(5)專題研究(試驗(yàn))報(bào)告。2.2主要設(shè)計(jì)規(guī)范(10) SL47-94水工建筑物巖石基礎(chǔ)開挖工程施工技術(shù)規(guī)范;(11) GBJ17-88鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范;(12) GBJ86-85錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范;(13)國家建委1977黃土地下建筑技術(shù)條例;(14) GBJ25-90濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范;SD134-84水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范（試行）；（2）SDJ10-7

3、8水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（試行）；（3）SDJ20-78水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（試/、行）；SDJ57-85水利水電地下工程錨噴支護(hù)施工技術(shù)規(guī)范;SDJ207-82水工混凝土施工規(guī)范；（6） SDJ212-83水工建筑物地下開挖工程施工技術(shù)規(guī)范； SDJ217-87水利水電樞紐工程等級(jí)劃分及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，平濱海部分）原、（試行）；（8）SL62-94水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范；（9）SDJ12-78水利水電樞紐工程等級(jí)劃分及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（山 丘陵區(qū)部分）區(qū)、（試行）及補(bǔ)充規(guī)定；(16) GB50204-92混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范;(住J考神鋼筋焊接及驗(yàn)收規(guī)程;1983 年;1979 年;

4、1980 年；(8) S水力粉算羊冊(cè)(武漢水院編米規(guī)定(試行);水利電力出版社891(19) SI成都3科大出版水力大出、安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范(試行)教育出版社2.3水工設(shè)計(jì)手冊(cè)水利電力出版社1980年；地山建纜物設(shè)計(jì)手眥一 p rm.四川科學(xué)技術(shù)出版1993 年；鐵路工程設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)中國鐵道出版社1975 年；噴射混凝土水利電力出版社1990 年；(8)鐵路隧道新奧法指南中國鐵道出版社1988 年。(20) S灌區(qū)9水工建筑物工金屬結(jié)構(gòu)焊接通隧洞條水利電力出版社設(shè)計(jì)基本資料3.1工程等別與建筑物級(jí)別工程等別為_等；建筑物級(jí)別為一級(jí)。3.2地震烈度基本地震烈度為 度；設(shè)計(jì)地震烈度為 度。提示：線路

5、上各洞段地震烈度不同可分列。3.3洪水標(biāo)準(zhǔn)提示：首部洪水和各洞口、溝谷、河等設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)可分列。設(shè)計(jì)洪水重現(xiàn)期：Ts= a；校核洪水重現(xiàn)期：Tx= a；提示：隧洞進(jìn)出口及各支洞進(jìn)口處河道的施工期各頻率洪水流量及相應(yīng)水位也應(yīng)列出取水口水位流量及泥沙含量3取水口底板頂面高程 m；引水流量 m/s；3取水口泥沙含量 kg/m。3.5氣溫與水溫月平均氣溫，見表1。表1月平均氣溫單位：c月份123456789101112年平均水溫(2)絕對(duì)最高氣溫C;絕對(duì)最低氣溫C;(3)氣溫上升率(供計(jì)算冰壓力用)C /h ;洞內(nèi)最低氣溫 C；洞內(nèi)最低水溫 C。月平均水溫，見表2。表2月平均水溫單位：C月份12345

6、6789101112年平均水溫3.6風(fēng)速、風(fēng)向和吹程 TOC o 1-5 h z 多年平均風(fēng)速m/s;多年最大風(fēng)速m/s；風(fēng)的吹程km;風(fēng)向：風(fēng)向多為 風(fēng)。3.7凍土情況線路各洞段、明洞段凍土深 m。3.8年降雨量年降雨量 mm左右；主要集中在 月。3.9無壓隧洞主要設(shè)計(jì)參數(shù)無壓隧洞主要設(shè)計(jì)參數(shù)，見表3。3.10.1區(qū)域地質(zhì)及水文地質(zhì)資料。提示：(1)簡述地形地貌、地層巖土性質(zhì)、有無大的地質(zhì)構(gòu)造及斷裂、板塊劃分、向斜、背斜、巖層產(chǎn)狀、有無其它有害氣體 等；簡述含水層的類型、基巖裂隙、水的滲透性、地下水的補(bǔ)給與排泄、沿線地 表水和地下水動(dòng)態(tài)、地 下水的化學(xué)性質(zhì)等；地質(zhì)結(jié)論和其它尚需解決的特殊地質(zhì)

7、問題。3.10.2 隧洞沿線地下水位。提示：(1)提供隧洞沿線樁號(hào) 洞段地下水位高程，有無相對(duì)隔水層、承壓水情況；有無大的構(gòu)造及地下水的連通情況，如地表水、覆蓋層潛水、基巖裂隙水的連通情況、巖土層的分層 滲透系數(shù)、每延米洞段開挖后預(yù)測(cè)滲水量；預(yù)測(cè)隧洞運(yùn)行期地下水位的變幅；地質(zhì)可提供隧洞開挖后地下水的排、堵措施供設(shè)計(jì)參考；提供地下水的水質(zhì)情況，特別是對(duì)混凝土和鋼筋、鋼材有無腐蝕及對(duì)引水水質(zhì)的影響等。3.10.3隧洞沿線巖土分類及巖土物理力學(xué)指標(biāo)、地應(yīng)力資料，見表4。表4巖土物理力學(xué)指標(biāo)、地應(yīng)力表地 質(zhì) 時(shí) 期石性及代水圍石分類石體堅(jiān)固系數(shù)然容重kN/m3單軸飽和抗壓強(qiáng)度MPa抗拉 強(qiáng)度MPa彈性

8、模量MPa變形模量MPa泊松比彈抗系數(shù)MN/m3凝聚力MPa內(nèi)摩擦角 度滲透系數(shù)cm/s承載MPa石體縱橫波m/s地應(yīng)力CFMPaoyMPa石體IIIIIIIVV體Vi提示：(1)如隧洞埋藏深度大、地應(yīng)力高，需提出埋藏深度、有無可能發(fā)生巖爆等具體指標(biāo)；如有膨脹巖、紅粘土、濕陷性黃土需提出膨脹量、流變數(shù)值、粘土縮徑指標(biāo)、黃土的濕陷系數(shù)等指 標(biāo)；提供最大地應(yīng)力主應(yīng)力的方向及量值，隧洞開挖最大危石重度；較大斷裂構(gòu)造破碎帶的各種力學(xué)指標(biāo)。隧洞進(jìn)出口地段巖土開挖邊坡值：巖體開挖邊坡：永久，臨時(shí)；土體開挖邊坡：永久，臨時(shí)。提示：(1)開挖邊坡要注明水上、水下開挖邊坡;(2)提出最大開挖坡高，馬道寬度及綜合

9、邊坡值隧洞沿線地溫及巖石熱傳導(dǎo)常數(shù): 各洞段洞身處巖體地溫;最高 C;最低 C。巖體的熱傳導(dǎo)常數(shù)_;巖體線膨脹系數(shù)_K-1。3.11材料特性及安全系數(shù)3.11.1噴混凝土(1)噴射混凝土設(shè)計(jì)指標(biāo)：標(biāo)號(hào)：軸心抗壓：MPa ;彎曲抗壓：MPa ;抗拉：MPa ;彈模：MPa ;容重：kN/m ;鋼纖維噴射混凝土設(shè)計(jì)指標(biāo):普通碳素鋼纖維抗拉強(qiáng)度不低于 MPa ;鋼纖維直徑為 mm ;鋼纖維長度為 mm ;鋼纖維的摻量為混合料重的 %;鋼纖維噴射混凝土重度_ kN/m3。提示：對(duì)于噴混凝土和鋼纖維噴射混凝土、要提出：抗?jié)B、抗凍、抗磨指標(biāo)。3.11.2 混凝土(1)混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度指標(biāo)，見表5。表5混凝土

10、設(shè)計(jì)強(qiáng)度指標(biāo)表強(qiáng)度種類混凝土標(biāo)號(hào)軸心抗壓，MPa彎曲抗壓，Mpa抗 拉，MPa抗 裂，MPa彈 模，MPa泊桑比混凝土重度，kN/m3提示：根據(jù)工程的具體情況與需要確定：混凝土的抗?jié)B、抗凍指標(biāo)、混凝土滲透系數(shù);(2)線膨脹系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)人比熱c。強(qiáng)度安全系數(shù)、見表6。表6安全系數(shù)結(jié)構(gòu)受力特征荷載組合基本特殊混凝土按抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)的受壓、拉、彎構(gòu)件鋼筋混凝土軸心受壓、偏心受壓、局部承壓、斜截面受剪、受扭構(gòu)件軸心受拉、受彎、偏心受拉構(gòu)件鋼筋混凝土軸心受拉、小偏心受拉構(gòu)件抗裂安全系數(shù)：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件允許最大裂縫寬度：mm。3.11.3鋼筋鋼筋品種：； TOC o 1-5 h z (2)鋼筋設(shè)計(jì)強(qiáng)度與

11、彈性模量，見表7。表7鋼筋設(shè)計(jì)強(qiáng)度與彈性模量單位：MPa鋼筋種類直徑mm設(shè)計(jì)強(qiáng)度彈性模量受拉鋼筋受壓鋼筋 TOC o 1-5 h z (3)泊桑比：。3.11.4鋼支撐型鋼、鋼板(1)鋼材品種；強(qiáng)度：鋼板厚度mm;屈服強(qiáng)度MPa 極限強(qiáng)度 MPa。允許應(yīng)力：鋼號(hào)何載組合基本何載MPa：特殊荷載MPa。 TOC o 1-5 h z 鋼板厚mm；基本何載組合MPa :特殊何載組合MPa。型鋼或鋼板：焊縫系數(shù)：彈性模量MPa :泊桑比 :線膨脹系數(shù)K-1?？雇鈮菏Х€(wěn)安全系數(shù)襯砌糙率噴混凝土綜合糙率;模注混凝土綜合糙率;預(yù)制板混凝土糙率;鋼板襯砌糙率;漿砌條塊石糙率一。隧洞開挖及襯砌施工方法提示：(1

12、)開挖方法有：人工開挖、鉆爆法開挖、掘進(jìn)機(jī)開挖；(2)襯砌方法有：木模、鋼模、噴混凝土襯砌、預(yù)制混凝土構(gòu)件襯砌。必要時(shí)考慮防滲要求，采用鋼襯。隧洞線路總體設(shè)計(jì)4.1洞線平、立面總體布置提示：(1)洞線系在初設(shè)方案上進(jìn)行工作，各主要建筑物單獨(dú)布置后，再考慮線路的局部修 正；結(jié)合地形、地質(zhì)、水流、施工等條件，力求洞線順直，盡量避開不利地質(zhì)條件，減少土洞長度；洞頂以上有足夠厚度，盡量避免出現(xiàn)偏壓及沿洞口滑坡體等；(3)洞線水平轉(zhuǎn)角般0 :彎道半徑不宜小于5倍洞徑(或洞寬)(鉆爆法施工)；如采用掘進(jìn)機(jī)施工要滿足掘進(jìn)機(jī)的轉(zhuǎn)彎半徑，一般R_1500m，機(jī)頭的轉(zhuǎn)彎半徑一般可控制在R .200m ;堅(jiān)向彎道的

13、豎曲線半徑一般不小于5倍洞徑(或洞寬)；曲線段的首尾應(yīng)設(shè)置直線段,其長度不宜少于5倍洞徑(或洞寬)；漸變段長度一般可取一個(gè)澆筑段長6m10m;主支洞交叉段宜選擇在較好巖體，并做好支洞口、主洞口施工期防洪加固措施;主支洞交叉角不應(yīng)小于454.2洞線的總體分段提示：(1)根據(jù)輸水隧洞不同洞段的地形地質(zhì)條件，將沿線隧洞按自然洞口、結(jié)合標(biāo)段、圍巖預(yù)測(cè)類別結(jié)構(gòu)型式劃分為 標(biāo)準(zhǔn)洞段，考慮轉(zhuǎn)彎段、漸變段、統(tǒng)一設(shè)計(jì)坡降、洞 底高程、設(shè)計(jì)水位，并考慮隧洞斷面型式之間的銜接， 為分段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出總體 輪廓區(qū)劃表8;(2)在初設(shè)階段確定的線路基礎(chǔ)上，標(biāo)明隧洞進(jìn)出口、主支洞交叉段、轉(zhuǎn)彎段以及各 輸水建筑物控制點(diǎn)坐標(biāo)，

14、編制統(tǒng)一設(shè)計(jì)樁號(hào)，結(jié)合隧洞通風(fēng)、檢修、觀測(cè)等要求 確定各支洞的保留與封堵。洞線各控制點(diǎn)見坐標(biāo)表9。表8 隧洞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總體輪廓區(qū)劃表序號(hào)洞段名稱長度m縱坡i地質(zhì)條件地面高程m洞底高程m內(nèi)水高程m地下水位高程m起止樁號(hào)斷面型式1表9 工程洞線控制點(diǎn)坐標(biāo)及主要建筑物表序坐標(biāo)，m方位角度距離m偏轉(zhuǎn)角度半徑m弧線長m切線長m總長m備注XY14.3各洞線進(jìn)、出口布置提示:(1)應(yīng)盡量避免隧洞進(jìn)出口在土洞段，確實(shí)避不開，應(yīng)做地勘工作，查明巖土分界面是否存在順坡滑動(dòng)面和天然滑坡 體、大的偏壓土體，如存在，應(yīng)改選洞口；選擇土體自穩(wěn)條件較好，汛期安全的地段作為土洞的進(jìn)出口，同時(shí)避免 挖方量大，并采用明洞、管棚等保

15、護(hù)措施后進(jìn)洞，同時(shí)應(yīng)采取洞臉噴錨和漿砌塊石護(hù)坡等加固措施，做好洞臉及地 面排水、洞口防洪等設(shè)施；(2)巖洞進(jìn)出口應(yīng)選擇在穩(wěn)定和基本穩(wěn)定、地質(zhì)構(gòu)造簡單、巖石堅(jiān)硬完整、風(fēng)化覆蓋淺、節(jié)理裂隙少的地段，盡量避開有 構(gòu)造切割、嚴(yán)重的順坡節(jié)理和山崩危崖、滑坡體不穩(wěn)定地段。分析山坡的穩(wěn)定問題：對(duì)于高邊坡，技術(shù)設(shè)計(jì)時(shí)要仔 細(xì)分析開挖后邊坡穩(wěn)定性，確保洞口安全，可提前進(jìn)洞。如找不到穩(wěn)定的山體作為進(jìn)出洞口 ：洞口選擇在IV、V 類巖體中；強(qiáng)迫進(jìn)洞時(shí)應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)加固，如搭設(shè)明拱棚架、混凝土明拱、錨噴、掛網(wǎng)支護(hù)、洞臉邊坡加固等措施后，方可進(jìn)洞。5.1設(shè)計(jì)原則提示：根據(jù)隧洞進(jìn)出口水位條件，決定隧洞為無壓的工作狀態(tài)并進(jìn)行水

16、力參數(shù)選擇、局部水頭和沿程水頭損失計(jì)算，經(jīng)濟(jì)縱坡選定作為水力計(jì)算之前提，在設(shè)計(jì)濕周均為模筑混凝土?xí)r，糙率 系數(shù)的取值，參照國內(nèi)外工程經(jīng)驗(yàn)取n=0.014。(引灤入津隧洞實(shí)測(cè)值n： 0.014)。為保持隧洞水流的無壓狀態(tài)，考慮在恒定流時(shí)水面以上的 空間不宜小于總 斷面的15%,同時(shí)其凈空高度不應(yīng)小于40cm ;而長隧洞或高速水流在摻氣水面線以上的空間，一般為橫 斷面面積的15% 25%;同時(shí)還要進(jìn)行設(shè)計(jì)、校核情況下過流能力及水面線銜接計(jì)算，并作出沿線水面連明洞底高程、各建筑物各段水位、原地面線等參數(shù)。5.2計(jì)算公式無壓隧洞進(jìn)口段過流能力可采用寬頂堰流公式進(jìn)行計(jì)算：Q =m sb . 2gH； /

17、2式中：b矩形隧洞過水?dāng)嗝娴膶挾龋?dāng)過水?dāng)嗝鏋榉蔷匦螘r(shí)，b=Whk；hk-臨界水深；Wk相應(yīng)于hk時(shí)的過水?dāng)嗝婷娣e；岳一一一淹沒系數(shù)；m流量系數(shù)；H0 以隧洞進(jìn)口斷面底板局程起算的上游點(diǎn)水頭。無壓隧洞洞身段過流能力，按明渠均勻流基本公式計(jì)算：Q CA Ri式中：C舍齊系數(shù)Chary ；nY=2.5 n - 0.13-0.75 R n- 0.1)；2A過水?dāng)嗝婷娣e，m；n 糙率系數(shù)；R 水力半徑；i隧洞坡降。5.3作圖 作出發(fā)電或引水無壓隧洞設(shè)計(jì)水面線圖。6.1洞型選擇及二次襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6.1.1洞型及襯砌型式的選擇提示：(1) I、II、III類圍巖襯砌斷面選取:該洞段圍巖較為完整、均一，裂隙

18、不太發(fā)育，除對(duì)斷裂處、裂隙較為發(fā)育地區(qū)、 邊墻緩傾角裂隙處、頂拱危石可能脫落處、頂拱層狀圍巖軟硬巖互層處或薄層與厚層相間等洞段，局部設(shè)定點(diǎn)錨桿或系統(tǒng)錨桿加強(qiáng)一次支護(hù)外,二次襯砌斷面可邊墻底板可采用模筑混凝土即薄邊墻襯砌型、但薄邊墻必須進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算以及洞室的選為割圓拱直墻式城門洞型斷面，頂拱及過水?dāng)嗝嬉陨峡刹捎缅^噴襯砌;但必須經(jīng)穩(wěn)定分析后方可采用。必要時(shí)采用錨噴混凝土作為二次支護(hù)襯砌型式, 過經(jīng)濟(jì)比較計(jì)算后，確實(shí)優(yōu)越于上述組合襯砌型式，方可采用。(2) IV、V類圍巖及土洞段襯砌斷面選取:該洞段一般采用標(biāo)準(zhǔn)馬蹄型、半圓拱直墻型或三心圓拱直墻型，底板與直墻可 采用圓弧連接型式斷面，必要時(shí)可采用圓型斷面；但要經(jīng)過計(jì)算，結(jié)合圍巖的穩(wěn) 定條件選擇既 安全、又經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)斷面型式。(3)特殊地質(zhì)條件下隧洞襯砌型式