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1、摘要设计基本资料2任务一：隧洞总体布置3一、隧洞的作用及分类3二、隧洞的选线4三、隧洞的布置6任务二：隧洞洞身断面设计8一、断面形状8二、断面尺寸的拟定8三、进口建筑物形式8任务三:进口建筑物布置10一、进水喇叭口 10二、通气孔10三、平压管11四、检修门槽11任务四：龙抬头段设计11一、抛物线设计11二、反弧段设计12三、混凝土塞13任务五：隧洞出口布置13一、渐变段13二、工作闸门室13三、消能段13任务六：隧洞细部构造14一、分缝与止水构造14二、灌浆布置15三、排水布置16四、掺气槽布置17五、掺气减蚀设施18六、隧洞钢筋布置22总结错误！未定义书签。参考文献错误！未定义书签。设计基
2、本资料1. 淤积高程422.0m;1. 死水位429.0m;2. 最高兴利水位445.0m;3. 设计洪水位450.1m，相应泄量1320ms/s （溢洪道泄量1200 ms/s， 泄洪洞流量160 ms/s）；4. 校核洪水位452.22m，相应泄量1980ms/s （溢洪道泄量1853 ms/s， 泄洪洞流量177ms/s）；5. 出口高程405m。任务一：隧洞总体布置一、隧洞的作用及分类1. 隧洞的定义：在水利枢纽中为满足泄洪、灌溉、发电等各 项任务在岩层中开凿而成的建筑物称为水工隧洞。2. 隧洞的分类及作用：(1) 按用途分类 泄洪洞 配合溢洪道宣泄洪水，保证枢纽安全。 引水洞 引水发
3、电、灌溉或供水。 排沙洞排放水库泥沙，延长水库的使用年限，有利于水 电站的正常运行。 放空洞 在必要的情况下放空水库，用于人防或检修大坝。 导流洞在水利枢纽的建设施工期用来施工导流。(2) 按洞内水流状态分类 有压洞 隧洞工作闸门布置在隧洞出口，洞身全断面均被水流 充满，隧洞内壁承受较大的内水压力。引水发电隧洞一般是有压隧洞。 无压洞 隧洞的工作闸门布置在隧洞的进口，水流没有充满全 断面，有自由水面。灌溉渠道上的隧洞一般是无压的。一般说来，隧洞根据需要可以设计成有压的，也可以设计成无压 的，也可设计成前段是有压的而后段是无压的。但应注意的是，在同 一洞段内，应避免出现时而有压时而无压的明满流交
4、替现象，以防止 引起振动、空蚀等不利流态。二、隧洞的选线隧洞的洞线应根据隧洞的用途综合考虑地形、地质、水力学、施 工、运行、沿线建筑物、枢纽总布置及对周围环境的影响等因素，通 过技术经济比较选定。在满足枢纽总布置要求的条件下，洞线应选择 在线路短、沿线地质构造简单、岩体完整稳定、上覆盖层厚度适中、 水文地质条件有利及施工方便的地区。1. 地质条件隧洞路线应选在地质构造简单、岩体完整稳定、岩石坚硬的地区， 尽量避开不利的地质构造，如向斜构造、断层及构造破碎带。对于有 压隧洞，隧洞应有足够的覆盖厚度，当考虑弹性抗力时，围岩的最小 覆盖厚度不小于3倍洞径。有压隧洞的洞身垂直和侧向覆盖厚度应保 证围岩
5、不产生渗透失稳和水力劈裂。根据以往工程经验，对于围岩坚 硬完整无不利构造的岩体，有压隧洞的洞身垂和侧向覆盖厚度不小于 0.4H （H为内水压力水头），无衬砌或采用锚喷衬砌时，则应不小于 1.0H。对于无压隧洞洞身和隧洞进出口，在采取了合理的施工方法和 工程措施可保证施工期及运行安全时，对垂直及侧向最小覆盖厚度不 作具体规定。相邻两隧洞间的岩体厚度，应根据布置需要、地质条件、围岩承 受的内水压力、围岩的应力和变形、隧洞横断面尺寸和地形、施工方 法和运行情况（如一洞有水临洞无水）等因素综合分析决定。岩体厚 度不宜小于2.0倍开挖洞径（或洞宽）；岩体较好时，岩体厚度不宜 小于1.0倍开挖洞径（或洞宽
6、）。应保证围岩不产生渗透失稳和水力劈裂。在高地应力地区，洞线宜与最大水平地应力方向有较小夹角，以 减少隧洞的侧向围岩压力。经论证必须穿过坝基、坝肩或其它建筑物基础的水工隧洞，与建 筑物基础的围岩应有足够的厚度，满足建筑物基础和隧洞对应力、变 形、稳定和渗透的要求。不能满足要求时，应采取必要的工程措施， 保证施工运行安全。2. 地形条件隧洞的洞线在平面上应布置成直线，以减小工程费用和水头损 失。若需要设置弯段时，应符合下列要求：(1) 对于流速小于20m/s无压洞，弯道曲率半径不应小 于5倍洞径或洞宽，转角不宜大于60，对于流速小于20m/s 有压隧洞，可以适当降低要求，但弯曲半径不应小于3倍洞
7、径 或洞宽，转角不宜大于60。(2) 高流速无压隧洞不应设置曲线段。高流速有压隧洞 设置去学校时，其弯道半径和转角最好通过试验确定。(3) 应在弯道首尾两端设置直线段，其长度也不宜小于 5倍洞径或洞宽。(4) 洞身设置竖向曲线时，对于高流速隧洞(有压或无 压)，其型式和竖向曲线半径应通过试验确定。对于低流速无压 隧洞的竖曲线半径不宜小于5倍洞径或洞宽；低流速有压隧洞 的竖曲线半径，可以适当降低要求。3. 水流条件隧洞的进口应力求水流顺畅，减少水头损失。重视隧洞出口水流 与河流主流的相对位置，水流应与下游河道平顺衔接，与土石坝下游 坝脚及其建筑物保持足够距离，防止出现冲刷。4. 施工条件洞线选择
8、应考虑施工出渣通道及施工场地布置问题。采用掘进机 及有轨运输出渣的隧洞，其弯道半径和转角，尚应满足掘进机和有轨 运输的要求。对于长隧洞，还应注意利用地形、地质条件布置施工支洞、斜洞、 竖井，以便进料、出渣和通风，增加总工作面，改善施工条件，加快 施工进度。此外，洞线选择应满足枢纽总体布置和运行要求，避免在隧洞施 工和运行中对其它建筑物产生干扰；还应考虑临时占地、永久占地、 植被破坏与恢复、施工污染、运行期地下水位变化等对环境的影响和 水土保持的要求。宜使原自然环境较少破坏，较易恢复，环境投资最 少。隧洞的布!1. 进水方式进口的进水方式有表孔溢流式和深水进口式两种。表孔溢流式的 进口布置方式与
9、岸边溢流道相似，只是用隧洞代替了泄槽，泄水时， 洞内为无压流。这种布置形式的表孔进口虽有较大的超泄能力，但其 泄流能力受到隧洞断面的限制。深式进水口的隧洞可以是无压的或有 压的。这种布置形式与重力坝上的泄水孔布置形式相似。本设计采用 有压深水进口式。2. 进出口高程由于淤积高程为422.0m，泄洪洞也有一定的排沙能力，故此次设计 隧洞进口底部高程采用淤积高程422.0m。出口底部高程为405.0m。3. 出口布置对于有压隧洞，出口断面面积应小于洞身断面积，以保持洞内有较 大的正压，若隧洞沿程体形无急剧变化，出口的断面积宜收缩为洞身 断面的85%90%。4. 闸门布置检修闸门设置在进口，用来挡水
10、，以便对工作闸门或隧洞进行检修。 检修闸门在静水中启闭，一些大中型隧洞的深式进水口常要求检修闸 门能在动水中关闭，静水中开启，以满足出现事故的需要，此时也称 为事故闸门。工作闸门用来调节流量和封闭孔口，要求能在动水中启闭。工作闸 门可根据需要设置在隧洞的进口、出口或洞中的某一适宜位置。5. 纵坡隧洞的坡度注意涉及到泄流能力、压力分布、过水断面大小、工程 量、空蚀特性及工程安全，应根据运用要求、沿线建筑物的底部高程 以及施工和检修条件等综合分析确定。有压洞的纵坡不宜采用平坡或 反坡，一般取坡度为3%。10%。，且全线洞顶保持不小于2m的压力水头。任务二：隧洞洞身断面设计一、断面形状有压隧洞由于内
11、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。此设计采 用圆形断面。二、断面尺寸的拟定隧洞断面计算按管流公式：Q = H A温可其中Q泄洪洞泄流量；口流量系数，取0.6 0.8,此处去0.8;Ac洞的断面积；H库水位到隧洞出口底部高差。计算结果见下表表2 1断面尺寸计算表计算工况QHAcAD设计情况1600.845.16.737.923.18校核情况1770.847.227.278.553.30此设计拟定洞身直径D=3.30m。三、进口建筑物形式进口建筑物按其布置及结构形式不同，可分为竖井式、塔式、岸 塔式和斜坡式等。1. 竖井式优点：结构比较
12、简单，不需要工作桥，不受风浪和冰的影响，抗 震性及稳定性好，运行比较可靠。缺点：竖井开凿比较困难，竖井前的隧洞段经常处于水下，检修 不变。适用条件：岸坡陡、岩石坚硬。2. 塔式优点：布置比较紧凑，闸门开启比较方便可靠。缺点：受风浪、冰、地震的影响大，稳定性相对比较差，需要较长 的工作桥。适用条件：岸坡岩石较差，覆盖层较薄，不宜修建靠岸进口建筑物 的情况。3. 岸塔式优点：稳定性较塔式的好，甚至可对岩坡有一定的支撑作用，施工 安装也比较方便，不需工作桥，比较经济。适用条件：适用于岸坡较陡，岩体比较坚固稳定的情况。4. 斜坡式优点：结构简单，施工、安装方便，稳定性好，工程量小。缺点：由于闸门倾斜，
13、闸门不易依靠自重下降，闸门面积加大。适用条件：一般只用于中、小型工程，或只用于安装检修闸门的进 口。此设计采用塔式。任务三:进口建筑物布置一、进水喇叭口进水口是隧洞的首部，其体形应与孔口水流的流态相适应，避免 产生不利的负压和空蚀破坏，同时还应尽量减小局部水头损失，以提 高泄流能力。隧洞进口常采用顶板和两侧边墙顺水流方向逐渐收缩的平底矩 形断面，形成喇叭口状。收缩曲线常采用四分之一椭圆曲线，椭圆方式中：a一椭圆的长半轴，对于顶板曲线，约等于闸门处的孔口高度H,对于边墙曲线，约等于闸门处的孔口宽度B;此处a 取 3.3m。b一椭圆的短半轴，对于顶板曲线，可用H/3，对于边墙曲线约为(1/31/5
14、) B。此处b取1.1m。进水喇叭口的椭圆方程为盐味=1二、通气孔当闸门部分开启时，孔口处的水流流速很大，门后的空气会被水 流带走，形成负压区，可能会引起空蚀破坏使闸门振动，危及工程的 安全运行。因此，对设在泄水隧洞进口或中部的闸门之后应设通气孔， 其作用是：在工作闸门各级开度下承担补齐任务，补气可以缓解门 后负压，稳定流态，避免建筑物发生振动和空蚀破坏，同时可减小由 于负压而引起作用在闸门上的下拖力和附加水压力：检修时，在下 放检修闸门之后，放空洞内水流时给予补气；检修完成后，需向检 修闸门和工作闸门之间充水，以便平压来开启检修闸门，此时，通气 孔用以排气。三、平压管平衡检修闸门前后的水压力
15、，减小闸门的启门力。四、检修门槽采用矩形收缩门槽w/d=1.61.8隧洞进口布置图见附图任务四：龙抬头段设计一、抛物线设计从缓坡到陡坡的连接(如龙抬头隧洞之斜井段首部)常采用抛物线为：y = xtanO + 竺(1 + tanO)2v 20此处0=0,所以上式可化为：y 竺2v2 o式中 Vo- (1.32 1.40) V;V一断面起点过水断面平均流速。曲线段与反弧段的前点为寸=tana a=2535 ;此处取30。计算结果如下表所示：表4-1抛物线坐标单位：mX04812162024283236404446.188y00.10.40.91.62.53.64.96.48.11012.113.333二、反弧段设计从陡
