1、第七章 水工隧洞與壩下涵管第一節 水工隧洞概述第二節 水工隧洞的布置和構造第一節 水工隧洞概述 一、水工隧洞的特點（一）結構特點 在巖層中開挖隧洞后，引起洞孔附近應力重新分布，巖體產生新的變形，嚴重的會導致巖石崩塌。圍巖除了產生作用在襯砌上的圍巖壓力以外，同時又具有承載能力，可以與襯砌共同承受內水壓力等荷載。圍巖壓力與巖體承載能力的大小，主要取決于地質條件。因此，應使隧洞盡量避開軟弱巖層和不利的地質構造。第一節 水工隧洞概述（二）水流特點 樞紐中的泄水隧洞，其進口深式泄水洞。 由于作用在隧洞上的水頭較高，流速較大，如果隧洞在彎道、漸變段等處的體型不合適或襯砌表面不平整，都可能出現氣蝕而引起破壞

2、，所以要求隧洞體型設計得當、施工質量良好。 泄水隧洞的水流流速高、單寬流量大、能量集中，在出口處有較強的沖刷能力，必須采取有效的消能防沖措施。第一節 水工隧洞概述（三）施工特點 隧洞洞身斷面小，施工場地狹窄，洞線長，施工作業工序多，干擾大，工期一般較長。尤其是兼有導流任務的隧洞，其施工進度往往控制著整個工程的工期。因此，加快施工進度是隧洞工程建設中需要引起足夠的重視。第一節 水工隧洞概述二、水工隧洞的類型1.按用途分類（1）泄洪洞；（2）引水洞；（3）排沙洞；（4）放空洞；（5）導流洞； 2.按洞內水流狀態分類（1）有壓洞；（2）無壓洞； 一般說來，隧洞可以設計成有壓的，也可設計成無壓的，也可

3、設計成前段是有壓的而后段是無壓的。但應注意的是，在同一洞段內，應避免出現時而有壓時而無壓的明滿流交替現象，以防止引起振動、空蝕等不利流態。第二節 水工隧洞的布置和構造一、水工隧洞的布置（一）水工隧洞的線路選擇 1地質條件 2地形條件 3. 水流條件 4. 施工條件（二）水工隧洞的工程布置 1. 布置主要包括：進、出口和洞身及閘門的布置。 2. 隧洞的縱坡選擇。第二節 水工隧洞的布置和構造第二節 水工隧洞的布置和構造3. 閘門位置布置 檢修閘門設置在隧洞進口，無壓洞的工作閘門布置在進口。有壓洞的工作閘門布置在出口。 具體布置見下圖。第二節 水工隧洞的布置和構造第二節 水工隧洞的布置和構造4. 多

4、用途隧洞的布置（1）泄洪洞與導流洞合一布置（2）泄洪洞與發電洞合一布置（3）發電與灌溉隧洞的合一布置第二節 水工隧洞的布置和構造二、水工隧洞的構造（一）進口段的形式和構造1進口建筑物的形式（1）豎井式（2）塔式（3）岸塔式 (4) 斜坡式 (5) 組合式第二節 水工隧洞的布置和構造(1) 豎井式a第二節 水工隧洞的布置和構造(1) 豎井式b第二節 水工隧洞的布置和構造（2）塔式 塔式進口建筑物是獨立于隧洞的進口處而不依靠山坡的塔用工作橋與岸坡相連。 構造布置見圖 第二節 水工隧洞的布置和構造（3）岸塔式 此種進口是 在開挖后洞 巖坡上的進 塔。 適用于岸坡 較陡，巖體 比較堅固穩 定的情況。

5、構造布置見圖。第二節 水工隧洞的布置和構造(4)斜坡式 斜坡式進水口是在較完整的巖坡上進行平整、開挖、護砌而修建的一種進水。 構造布置見圖。第二節 水工隧洞的布置和構造(4)斜坡式第二節 水工隧洞的布置和構造組合式 （5）組合式a第二節 水工隧洞的布置和構造組合式 （5）組合式b 2進口段的組成及構造 進口段的組成包括：進水喇叭口、閘門室、通氣孔、平壓管和漸變段等。 （1）進水喇叭口 （2）通氣孔 設在泄水隧洞進口或中部的閘門之后應設通氣孔，其作用是：在工作閘門各級開度下承擔補氣任務；檢修時，在下放檢修閘門后，放空洞內水流時補氣檢修完成后，向檢修閘門和工作閘門之間充水時，通氣孔用以排氣。第二節

6、 水工隧洞的布置和構造（3）平壓管第二節 水工隧洞的布置和構造（4）攔污柵 進口處的攔污柵是為了防止水庫中的漂浮物進入隧洞。（5）漸變段、閘門室 漸變段及閘門室等，可參見第二章第七節重力壩的深式泄水孔有關內容。 第二節 水工隧洞的布置和構造 （二）洞身段的形式與構造 1洞身斷面形式及尺寸 （1）無壓隧洞的斷面形式及尺寸 無壓隧洞多采用圓拱直墻形（城門洞）斷面。 無壓隧洞的斷面尺寸主要根據其泄流能力要求及洞內水面線來確定。 （2）有壓隧洞的斷面形式及尺寸 有壓隧洞由于內水壓力較大，一般均采用圓形斷面。 有壓隧洞的斷面尺寸應根據泄流能力要求以及沿程壓坡線情況來確定。第二節 水工隧洞的布置和構造 2

7、洞身襯砌的類型及構造 襯砌是指沿開挖洞壁而做的人工護壁，主要作用是：阻止圍巖變形的發展，保證圍巖的穩定；承受圍巖壓力、內水壓力和其它荷載；防止滲漏；保護圍巖免受水流、空氣、溫度、干濕變化等的沖蝕破壞作用；平整圍巖，減小表面糙率。（1）襯砌的類型 1）平整襯砌（也稱護面） 2）單層襯砌 3) 噴錨襯砌 4）組合式襯砌 5）預應力襯砌 第二節 水工隧洞的布置和構造（1）襯砌的分縫與止水 在混凝土及鋼筋混凝土襯砌中，一般設有施工縫和永久性的橫向變形縫。 隧洞在穿過斷層、軟弱破碎帶以及和豎井交接處，襯砌需要加厚，應設置橫向變形縫。 圍巖地質條件比較均一的洞身段只設施工（2）灌漿 1） 回填灌漿 2）

8、固結灌漿 第二節 水工隧洞的布置和構造 （3）排水 設置排水是為了降低作用在襯砌外壁上的外水壓力。 對于無壓隧洞襯砌，當地下水位較高時，外水壓力成為襯砌的主要荷載。(如右圖) 第二節 水工隧洞的布置和構造對于有壓圓形隧洞，可不設置排水設備。 （如下圖） 第二節 水工隧洞的布置和構造（三）出口段及消能設施 有壓隧洞的出口常設有工作閘門及啟閉機室，閘門前有漸變段，出口之后即為消能設施。 無壓隧洞出口僅設有門框，其作用是防止洞臉及其以上巖石崩塌，并與擴散消能設施的兩側邊墻相銜接具體布置見下圖。第二節 水工隧洞的布置和構造第二節 水工隧洞的布置和構造出口段具體布置 泄水隧洞出口水流的特點是隧洞出口寬度

9、小，單寬流量大，能量集中，所以常在出口處設置擴散段，使水流擴散，減小單寬流量，然后再以適當形式消能。 1挑流消能 當隧洞出口高程高于或接近下游水位，且地形地質條件允許時，采用擴散式挑流消能比較經濟合理，因為它結構簡單，施工方便，國內外泄洪、排沙隧洞廣泛采用這種消能方式。第二節 水工隧洞的布置和構造 2底流消能 當隧洞出口高程接近下游水位時，也可采用擴散式底流水躍消能。底流消能具有工作可靠、消能比較充分、對下游水面波動影響范圍小的優點，但缺點是開挖量大、施工復雜、材料用量多、造價高。 3窄縫式挑坎消能 窄縫式挑坎消能為挑坎處采用收縮成窄縫的布置形式。窄縫式挑坎與等寬挑坎不同之處在于，它的挑角很小，一般取0，順水流方向，兩側邊墻向中心的顯著收縮使出水口處水流迅速加深，水舌的出射角在底部和表層差別很大，底部約0，表層可達45左右。第二節 水工隧洞的布置和構造 4洞中突擴消能 洞中突擴消能也稱為孔板消能，它是在有壓隧洞中設置過流斷面較小的孔板，利用水流流經孔板時突縮和突擴造成的漩滾，在水流內部產生