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7 水工隧洞与坝下涵管.doc


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第一节水工隧洞概述水工隧洞———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。一、水工隧洞的特点(一)结构特点在岩层中开挖隧洞后,引起洞孔附近应力重新分布,岩体产生新的变形,严重的会导致岩石崩塌。围岩除了产生作用在衬砌上的围岩压力以外,同时又具有承载能力,可以与衬砌共同承受内水压力等荷载。围岩压力与岩体承载能力的大小,主要取决于地质条件。因此,应使隧洞尽量避开软弱岩层和不利的地质构造。(二)水流特点枢纽中的泄水隧洞,其进口深式泄水洞。由于作用在隧洞上的水头较高,流速较大,如果隧洞在弯道、渐变段等处的体型不合适或衬砌表面不平整,都可能出现气蚀而引起破坏,所以要求隧洞体型设计得当、施工质量良好。泄水隧洞的水流流速高、单宽流量大、能量,在出口处有较强的冲刷能力,必须采取有效的消能防冲措施。(三)施工特点隧洞洞身断面小,施工场地狭窄,洞线长,施工作业工序多,干扰大,工期一般较长。尤其是兼有导流任务的隧洞,其施工进度往往控制着整个工程的工期。因此,加快施工进度是隧洞工程建设中需要引起足够的重视。二、:配合溢洪道宣泄洪水,保证安全。引水洞:引水发电、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。导流洞:在水利枢纽的施工期用来施工导流。在设计水工隧洞时,应根据枢纽的规划任务,尽量考虑一洞多用,以降低工程造价。如施工导流洞与永久隧洞相结合,枢纽中的泄洪、排沙、放空隧洞的结合等。(1)有压洞:工作闸门布置在隧洞出口,洞身全断面被水流充满,隧洞内壁承受较大的内水压力。(2)无压洞: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。一般说来,隧洞可以设计成有压的,也可设计成无压的,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替现象,以防止引起振动、空蚀等不利流态。第二节水工隧洞的布置和构造一、水工隧洞的布置(一)水工隧洞的线路选择隧洞的路线选择关系到工程造价、施工难易、工程进度、运行可靠性等方面。影响隧洞线路选择的因素很多,如地质、地形、施工条件等。隧洞的线路选择主要考虑以下几个方面的因素:、岩体完整稳定、岩石坚硬的地区,尽量避开不利的地质构造,要尽量避开地下水位高、渗水严重的地段。洞线要与岩层、构造断裂面及主要软弱带走向有较大的交角,对胶结紧密的厚岩层走向,其夹角不宜小于30°,对薄层以及层间连接较弱,其夹角不小于45°。在高地应力地区,洞线应与最大水平地应力方向尽量一致,以减少隧洞的侧向围岩压力。隧洞应有足够的覆盖厚度,对于有压隧洞,当考虑弹性抗力时,围岩的最小覆盖厚度不小于3倍洞径。在隧洞的进、出口处,围岩的厚度往往较薄,一般情况下,进、出口顶部的岩体厚度不宜小于1倍的洞径或洞宽。。如因地形、地质、枢纽布置等原因需要转弯时,对于低流速的隧洞弯道曲率半径不应小于5倍洞径或洞宽,转弯转角不宜大于60°,弯道两端的直线段长度也不宜小于5倍的洞径或洞宽。高流速的隧洞应避免设置曲线段。,减少水头损失。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。。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,增加总工作面,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。(二)水工隧洞的工程布置隧洞进、出口的布置布置主要包括:进、出口和洞身及闸门的布置。(1)隧洞的进口高程应根据隧洞的用途及实际运用要求来加以确定。发电引水隧洞的进口,~,。灌溉隧洞的进口高程应保证在水库最低工作水位时,能引入设计流量,应满足引水高程的要求,并应与下游灌区布置在同一侧。排沙洞应设置在需要排沙的发电、灌溉引水洞进口附近,其高程宜较低。用于放空水库和施工导流的隧洞进口高程一般都较低。进口的进水方式有表孔溢流式和深水进口式两种。前者的进口布置方式与岸边溢洪道相似,只是用隧洞代替了泄槽,泄水时,洞内为无压流。具体布置见下图深式进水口的隧洞,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。(2)隧洞的出口布置应保证水流下泄安全,出流平稳。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。出口的断面积宜收缩为洞身断面的80%~90%,收缩方式采用洞顶压坡的形式。隧洞的出口应通过技术经济比较选择消能防冲方式

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  • 时间2019-03-27