-.z.對應的舊標準:SD134-1984目次前言1范圍2標準性引用文件3總則4主要術語5根本資料6隧洞布置7斷面形狀及尺寸8水力設計9構造設計根本原則10不襯砌與錨噴隧洞11混凝土和鋼筋混凝土襯砌12預應力混凝土襯砌13高壓鋼筋混凝土襯砌岔洞14封堵體設計15灌漿、防滲和排水16觀測、運行和維修附錄A〔標準性附錄〕圍巖工程地質分類附錄B〔標準性附錄〕材料附錄C〔資料性附錄〕水工隧洞水頭損失計算附錄D〔標準性附錄〕高流速防蝕設計問題附錄E〔標準性附錄〕水工隧洞構造平安級別附錄F〔資料性附錄〕錨噴支護類型及其參數附錄G〔標準性附錄〕圓形有壓隧洞襯砌計算附錄H〔資料性附錄〕外水壓力折減系數附錄I〔標準性附錄〕圓形無壓隧洞及非圓形隧洞襯砌計算附錄J〔資料性附錄〕混凝土襯砌裂縫及其防止措施條文說明前言根據原電力工業部"關于下達1996年制定、修訂電力行業標準方案工程〔第一批〕的通知"〔技綜［1996］40號文〕的指示精神，在原標準〔SD134—1984〕的根底上，結合我國新建水工隧洞的實踐經歷，并吸收了當前國外的先進技術而修訂為本標準。本次修訂中修改和增加的主要內容有：〔1〕遵照GB50199規定的原則和方法增加了相應的條款?！?〕標準采用開裂設計和限裂設計兩種設計方法，取消了不允許出現裂縫的計算方法；限裂驗算采用我國經歷計算方法?！?〕除圓形有壓隧洞外，其他斷面取消了原標準中的計算公式，采用以邊值數值解法及有限元法進展計算。〔4〕擴大了標準的適用范圍，增加了抽水蓄能電站隧洞、預應力混凝土襯砌、高壓混凝土襯砌岔洞及封堵體設計的有關規定，并補充了錨噴、噴鋼纖維混凝土的內容?！?〕引用了GB50287的圍巖分類。本標準的修訂工作，是在水電水利規劃設計總院領導下，由成都勘測設計研究院主編，北京勘測設計研究院、中國水利水電科學研究院及清華大學水利系、武漢大學土木建筑學院承當了局部專題科研工作。本標準實施后代替SD134—1984。本標準的附錄A、附錄B、附錄D、附錄E、附錄G、附錄I為標準性附錄。本標準的附錄C、附錄F、附錄H、附錄J為資料性附錄。本標準由中國電力企業聯合會提出。本標準由水電規劃設計標準化技術委員會歸口，并負責解釋。本標準起草單位：成都勘測設計研究院。本標準主要起草人：郝元麟、段樂齋、郝志先、朱爾容、谷兆祺、張有天、陳子海、李振中、楊強、陳平、姚福海、侯建國。水工隧洞設計標準1范圍本標準規定了新建和改建的水電水利工程的水工隧洞設計。本標準適用于大、中型工程開挖于巖體中的1、2、3級水工隧洞的各設計階段。2標準性引用文件以下文件中的條款，通過本標準的引用而成為本標準的條款。但凡注日期的引用文件，其隨后所有的修改單〔不包括訂正的內容〕或修訂版均不適用于本標準，然而鼓勵根據本標準達成協議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。但凡不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標準。GB5223預應力混凝土用鋼絲GB50086錨桿噴射混凝土支護技術標準GB50199水利水電工程構造可靠度設計統一標準GB50287水利水電工程地質勘察標準DL/T5013水利水電工程鋼閘門設計標準DL/T5057水工混凝土構造設計標準DL/T5058水電站調壓室設計標準DL5073水工建筑物抗震設計標準DL5077水工建筑物荷載設計標準DL/T5099水工建筑物地下開挖工程施工技術標準DL5108混凝土重力壩設計標準DL/T5141水電站壓力鋼管設計標準DL/T5148水工建筑物水泥灌漿施工技術標準DL/T5166溢洪道設計標準DL5180水電樞紐工程等級劃分及設計平安標準SD303水電站進水口設計標準SL212水工預應力錨固設計標準3總則為標準水工隧洞設計，貫徹國家的有關政策，按照GB50199的規定，使水工隧洞設計符合平安適用、技術先進和經濟合理，特制定本標準。水工隧洞設計中應充分利用圍巖的自穩能力、承載能力和抗滲能力。根據水工隧洞的運用要求、圍巖的工程地質、水文地質、開挖方法和圍巖的穩定條件等，合理選用加固措施。特殊不利地形、地質條件洞段、新型構造，應通過驗算、現場試驗確定技術方案。3.0.4對圍巖應進展穩定分析，一般工程可根據地質條件采用經歷類比法和塊體平衡法，重要工程宜采用有限元法。3.0.5本標準遵照GB50199的設計原則，以分項系數極限狀態設計表達式，進展隧洞支護計算。水工隧洞支護的極限狀態可分為承載能力極限狀態和正常使用極限狀態兩類，設計時應根據其要求，分別進展計算和驗算。3.0.6水工隧洞的抗震設計應符合DL5073的要求。3.0.7隧洞施工方案應根據隧洞沿線工程地質和水文地質條件、隧洞的長度、斷面形狀和尺寸，通過技術經濟比擬確定。采用掘進機時，隧洞的洞線布置、斷面形狀、縱坡和轉彎半徑等應與掘進機性能相適應。采用鉆爆法時，應采用光面爆破。對光面爆破的質量要求，應符合DL/T5099的有關規定。4主要術語以下術語和定義適用于本標準。水工隧洞hydraulictunnel水利水電工程中設置于巖〔土〕體中的，用于輸水、發電、灌溉、泄洪、導流、放空、排沙等且具有封閉斷面的通道。有壓隧洞pressuretunnel洞內充滿水流、洞壁周邊承受水壓力作用的水工隧洞。無壓隧洞free-flowtunnel洞內水流具有自由水面的水工隧洞。支護support采用構造或構件及其材料對圍巖進展加固的工程措施。錨噴支護bolt-shotcrefesupport采用錨桿、噴射混凝土加固巖體的工程措施。臨時支護temporarysupport為保證施工平安臨時設置的支護。永久支護permanentsupport用于永久性作用的支護。初期支護initialsupport洞室開挖后立即施作的支護。二次支護secondarysupport根據圍巖穩定情況，或初期支護后由監測結果斷定的再次支護。隨機錨桿randombolt為防止巖體塌落或滑動，在局部圍巖中布設的錨桿。系統錨桿systembolt根據巖體穩定要求，在整個開挖面上按一定的間排距，有規律布置的錨桿。超前錨桿pre-bolt在開挖洞室的掌子面處，為下一掘進段的穩定在圍巖中預先設置的錨桿。襯砌lining在地下工程中，為了加固圍巖，采用混凝土、鋼筋混凝土等材料進展支護的工程措施。收斂變形convergentdeformation地下洞室周邊兩測點間實測位移值與兩測點間的距離之比。高壓隧洞highprossuretunnel洞內壓力水頭不小于100m的隧洞。高流速隧洞highwatervelocitcytunnel洞內流速大于20m/s的隧洞。5根本資料水工隧洞設計需根據樞紐布置、水工隧洞的用途，收集動能經濟指標、水文、氣象、地形、工程地質、水文地質、地震烈度、生態環境、施工條件和建筑材料等方面的資料。根本資料由有關專業根據各個設計階段的要求，按有關標準提供。設計人員應進展綜合分析，合理選用。隧洞沿線的地質勘察工作，根據地質條件的復雜程度、隧洞的級別和不同的設計階段，按有關標準執行。對于1級的高壓隧洞及高壓混凝土岔洞，應在現場選有代表性的地段，進展有關的試驗工作。地質資料是水工隧洞設計的重要依據之一，也是施工、運行的重要資料，在開挖前的幾個設計階段，要逐步地詳細掌握隧洞地區的根本地質情況：1隧洞沿線的圍巖特性和地質構造。2沿洞線的水文地質情況。3洞口洞臉邊坡的穩定情況。4影響施工平安的地質現象〔如巖溶、有害氣體及放射性等〕。5影響生態環境的地質情況〔如墳墓、垃圾堆積物等〕。6地應力、地震及巖爆情況。7高地溫情況。在開挖后，根據實際情況，及時進展地質編錄，核對和收集地質資料，核對和修改設計，并為施工進展地質預報。對地質條件復雜的洞段，可視需要在施工中采用導洞、超前鉆孔等手段探明情況，為修改設計、指導施工提供依據。對圍巖進展評價和初選加固方案時，可按附錄A的圍巖工程地質分類沿線逐段進展，施工中應根據提醒的實際情況對其修正。對于大跨度〔直徑〕隧洞的圍巖分類，除采用附錄A的分類外，尚可采用其他有關國家標準綜合評價。對于國際合作、國際招標的工程，還可采用國際通用的圍巖分類比照使用。支護設計中應用的材料技術指標，應按附錄B的規定采用。6隧洞布置6.1一般規定水工隧洞的線路，應根據隧洞的用途及其特點〔如發電、引水、泄洪、灌溉及導流等〕，綜合考慮地形、地質、覆蓋厚度、生態環境、水土保持、樞紐總布置、水力學、施工、運行、沿線建筑物等各種因素，通過可能方案的技術經濟比擬選定。6.2洞線選擇在滿足樞紐總布置要求的前提下，洞線宜選在地質構造簡單、巖體完整穩定、水文地質條件有利和施工、交通方便的地區。洞線與巖層層面、主要構造斷裂面及軟弱帶的走向應有較大的夾角，其夾角不宜小于30°；對于層間結合疏松的高傾角薄巖層，其夾角不宜小于45°。假設夾角小于上列規定者，必須采取工程措施。位于高地應力地區的隧洞，應考慮地應力對圍巖穩定性的影響，宜使洞線與最大水平地應力方向一致，或盡量減小其夾角。當隧洞埋深不大，接近地表時，可研究采用明渠或管道引水方案，或者考慮將洞線移至巖體深處，宜通過技術經濟比擬選定。洞頂以上和岸邊一側巖體的最小覆蓋厚度，應根據地形、地質條件、巖體的抗抬能力、抗滲透特性、洞內水壓力和支護型式等因素分析確定。1有壓隧洞的進出口段、無壓隧洞及其進出口洞段，如能夠采取合理的施工程序和工程措施，可保證施工期及運行期的平安，對巖體最小覆蓋厚度不做具體的規定。2對于有壓隧洞，洞身部位巖體最小覆蓋厚度，按洞內靜水壓力小于洞頂以上巖體重力的要求確定。可按下式計算：

〔〕圖6.2.3壓力隧洞圍巖覆蓋厚度式中：CRM——巖體最小覆蓋厚度〔不包括全、強風化厚度〕，m；hS——洞內靜水壓力水頭，m；W——水的重度，N/m3；R——巖體重度，N/m3；α——河谷岸邊邊坡傾角〔°〕，α＞60°時取α=60°；F——經歷系數，一般取1.30～1.50。3對高壓隧洞圍巖滲透水力梯度尚應滿足滲透穩定的要求。4對高壓岔洞除滿足上述2、3款規定外，尚應滿足洞內靜水壓力小于圍巖最小地應力要求。5上述規定不能滿足時，應采取工程措施。當隧洞的過流量較大，且工程地質條件不利于開挖大斷面隧洞時，可研究采用兩條或多條隧洞的布置方案。方案的選擇應根據各種可能方案的水力和巖體應力條件、首部和尾部建筑物布置、施工和運行條件、分期投入運行的可能性、工程造價和工期等因素，綜合分析確定。相鄰隧洞之間的巖體厚度，應根據布置的需要、地形地質條件、圍巖的應力和變形情況、隧洞的斷面形狀和尺寸、施工方法和運行條件〔一洞有水、鄰洞無水〕等因素，綜合分析確定，不宜小于2倍開挖洞徑〔或洞寬〕。確因布置需要，經論證巖體厚度可適當減少，但不應小于1倍開挖洞徑〔或洞寬〕。應保證運行期不發生滲透失穩和水力劈裂。6.2.6洞線穿過壩基、壩肩或其他建筑物的地基時，建筑物的根底與隧洞之間應有足夠的厚度，滿足構造和防滲的要求。6.2.7洞線遇有溝谷時，可根據地形、地質、水文和施工條件，進展繞溝和跨溝方案的技術經濟比擬。當采用跨溝方案時，應合理選擇跨溝的方式、跨溝的位置，對跨溝建筑物與隧洞的連接部位及其溝谷岸邊山坡的穩定情況等，應加強工程措施，并注意溝谷中的洪水和泥石流對跨溝建筑物的影響。高流速無壓隧洞洞線在平面上應布置為直線，低流速無壓隧洞假設采用曲線布置時，彎曲半徑不宜小于5倍的洞徑〔洞寬〕，轉角不宜大于60°。在彎道的首尾應設置直線段。其長度不宜小于5倍的洞徑〔洞寬〕。有壓隧洞可適當降低要求。采用掘進機及有軌運輸出渣的隧洞，其彎曲半徑和轉角，尚應滿足掘進機和有軌運輸的要求。設置豎曲線時，對高流速隧洞，其型式和半徑宜通過試驗決定。對低流速無壓隧洞的豎曲線半徑，不宜小于5倍的洞徑〔洞寬〕，低流速的有壓隧洞可適當降低要求。豎曲線之間的連接斜井布置應考慮采用的施工方法。隧洞的縱坡，可根據運行要求及水力學條件，沿線建筑物的根底高程、上下游的銜接、施工和檢修條件等確定。沿程縱坡不宜變化過多，不宜設置反坡。6.2.11有壓隧洞全線洞頂處的最小壓力，在最不利的運行條件下，不宜小于0.02MPa。設計在明滿流過渡條件下運行的隧洞不受此限制。采用有壓尾水隧洞時，應研究是否需要設置尾水調壓室。對采用鉆爆法施工的長隧洞，應考慮設置施工支洞。支洞的數目及長度，應根據沿線地形、地質條件、對外交通情況、隧洞的工程量、工期及出渣方便等要求，通過技術經濟比擬決定。進出口布置進出口的布置，宜根據應用要求、樞紐總布置、地形地質條件，使水流順暢，進流均勻，出流平穩，有利于防淤、防沖和防污等。洞口宜選在地質構造簡單，風化、覆蓋層及卸荷帶較淺的岸坡，應避開不良地質構造、山崩、危崖、滑坡及泥石流等地區。洞臉宜防止開挖高邊坡，假設無法防止時，應分析邊坡的穩定性，視需要采取邊坡的加固和防水、排水措施。在強地震區，宜采用岸塔式或豎井式進水口。發電引水隧洞的進口布置應符合SD303的有關規定。進流方式可采用開敞式和深水式。1開敞式進口，過水邊界須圓滑平順。直立墻的弧線曲率半徑不宜過小，扭曲墻的順水向長度不宜小于閘前最大水深的2倍。2深式短管進口，工作閘門與檢修閘門設在進口建筑物內。工作閘門前壓力段的長度不宜小于3倍的孔口高；檢修閘門入口段的長度控制在1.0倍工作閘門孔口高以內。工作閘門前壓力段應為收縮型，段內壓力分布要求到達沿程平順遞減，且要滿足過水能力的要求。3深式長管進口，宜采用頂部和兩側三向收縮，且具有橢圓曲線的型式?？卓诟邔挶纫巳?.5左右，側墻橢圓曲線的短半軸應大于五分之一的孔口寬。4各種進流方式均應防止在進口前產生旋渦和回流。6.3.7抽水蓄能電站的洞口布置應適應水流雙向流動的要求，并通過水工模型試驗確定。6.3.8有壓泄洪隧洞出口的體型設計，宜符合以下要求：1出口斷面積宜收縮為洞身斷面積的85％～90％。假設沿程體型變化多，洞內水流條件差，收縮率宜采用80％～85％。對于重要的隧洞工程，應進展水工模型試驗驗證。2出口漸變段的體型，宜根據水流條件、工作閘門型式和布置，以及啟門方式決定。3出口洞段的底坡宜平緩，如需側向擴散則宜平順，并與下游良好銜接。6.3.9對有壓隧洞排水補氣、充水排氣和無壓隧洞水面線以上的通氣及其他需要通氣的洞段，應估算其需要的通氣面積。6.4多用途隧洞6.4.1選擇隧洞布置方案時，可根據隧洞的應用條件，研究臨時與永久相結合及一洞多用的可能性、合理性和經濟性。6.4.2對于臨時與永久相結合的隧洞，洞口位置、洞線、縱坡及支護型式等，除滿足臨時過水要求外，應能滿足永久運行中的要求。6.4.3設計施工導流隧洞時，宜考慮將其全部或局部洞段利用作為永久隧洞，如泄洪洞、放空洞和發電尾水洞的可能性。6.4.4導流洞改建為永久泄洪隧洞時，應注意研究高流速泄洪隧洞的水力條件、防蝕抗磨問題。6.4.5假設泄洪隧洞采用洞內消能〔如孔板、漩流豎井消能等〕時，必須通過試驗論證。7斷面形狀及尺寸7.1一般規定水工隧洞按洞內有無自由水面分為有壓隧洞和無壓隧洞。按流速大小分為低流速隧洞和高流速隧洞。有壓隧洞按內水壓力大小分為低壓隧洞和高壓隧洞。對高壓隧洞，須重視其防滲及抗水力劈裂問題。對高流速隧洞應考慮空蝕、磨蝕和沖擊波等問題。洞身的橫斷面形狀和尺寸，應根據隧洞的用途、水力條件、工程地質及水文地質、地應力情況、圍巖加固方式、施工方法〔鉆爆法、掘進機法〕等因素，通過技術經濟分析確定。7.1.3高流速的泄洪隧洞，嚴禁出現明滿流交替的流態。低流速的泄洪隧洞，允許在校核洪水位時段出現明滿流交替的流態。導流隧洞，允許出現明滿流交替的流態。7.1.4對于明滿流過渡的隧洞，應加強工程措施。7.2橫斷面形狀有壓隧洞宜采用圓形斷面，假設洞徑和內、外水壓力不大，也可采用更便于施工的其他斷面形式。無壓隧洞宜采用圓拱直墻式斷面，圓拱中心角90°～180°。假設地質條件差，或洞軸線與巖層夾角小于的規定者，宜選用圓形或馬蹄形斷面。斷面的高寬比，可根據地質、地應力及水力條件選用，一般取1.5。假設水平地應力大于垂直地應力，或遇有層間結合疏松的高傾角薄巖層時，宜采用高度小而寬度大的斷面；假設垂直地應力大于水平地應力或遇有層間結合疏松的緩傾角薄巖層時，宜采用高度大而寬度小的斷面。對于較長的隧洞，在洞軸沿線可采用多種斷面形狀及對圍巖的多種加固措施，但不宜變化頻繁。不同斷面或不同加固型式之間應設置漸變段。漸變段的邊界應采用平緩曲線。有壓隧洞漸變段的圓錐角以采用6°～10°為宜，其長度不宜小于1.5倍的洞徑〔寬〕，兩漸變段之間的長度不宜過短。高流速無壓隧洞漸變段的體型，應通過試驗選定。橫斷面尺寸7.3.1水電站的引水隧洞、尾水隧洞和抽水蓄能電站輸水隧洞的斷面尺寸，應通過技術經濟比擬確定。7.3.2泄洪隧洞的斷面尺寸，應考慮隧洞在各種可能運行條件下都能夠保證規定的過水能力。7.3.3導流隧洞的斷面尺寸，應根據導流流量、進口高程、圍堰上下、施工要求等，通過技術經濟比擬決定。7.3.4灌溉輸水隧洞的斷面尺寸，可根據隧洞的出口高程和灌溉的加大設計流量確定。7.3.5隧洞橫斷面的最小尺寸：圓形斷面的直徑不宜小于；非圓形斷面的高度不宜小于，寬度不宜小于。7.3.6在低流速的無壓隧洞中，假設通氣條件良好，在恒定流情況下，洞內水面線以上的空間不宜小于隧洞斷面積的15％，其高度不應小于；在非恒定流情況下，計算中已考慮了涌波時，上述數據允許適當減?。粚﹂L度大于的隧洞、不襯砌和錨噴隧洞，上述數據可適當增加。對有通航和過木要求的隧洞，過水斷面尺寸和水面以上的空間、轉彎半徑和轉角，應符合有關標準的規定。高流速無壓隧洞斷面尺寸應通過試驗決定，并應考慮摻氣的影響，在摻氣水面線以上的空間，宜取為橫斷面面積的15％～25％。采用圓拱直墻斷面，當水流有沖擊波時應將涌波波峰限制在直墻范圍內。8水力設計8.1水力計算原則發電、抽水蓄能及輸水、泄洪等隧洞根據不同的功能，選用以下各自需要的內容進展計算。水力計算的內容包括過流能力，上、下游水流銜接，水頭損失，水力過渡過程，壓坡線，水面線，摻氣，充水等。水工隧洞水頭損失分沿程損失和局部損失。按以下要求分別進展計算。1沿程損失計算中選用的糙率系數n值，宜根據施工工藝水平、支護型式、運行后可能發生的變化等參照附錄C選用。2局部水頭損失計算中采用的系數，可參照附錄C選用，必要時，可根據體型特征、隧洞的重要性結合試驗確定。抽水蓄能電站有發電與抽水兩種工況，其進/出口及攔污柵處的局部水頭損失，宜由模型試驗確定。8.1.3水工隧洞的過流能力計算：有壓隧洞按管流情況計算；無壓隧洞按明渠流情況計算。8.1.4無壓隧洞的水面線計算，在選定控制斷面后，可按分段求和法或其他方法計算。8.1.5高流速、大流量、水流條件復雜的水工隧洞，應進展整體或局部的模型試驗，驗證其水力計算和布置的合理性。8.2高流速過水邊界的防蝕設計8.2.1高流速隧洞，應根據模型試驗選擇各部位的體形。所選體形的最低壓力點的初生空化系數應小于該處的水流空化系數，否則必須修改體形，或采取其他工程措施降低初生空化系數?？瘴g可能性的判別方法見附錄D。對于易于發生空蝕的部位和區段，宜采用以下防蝕、抗蝕措施：1選擇適宜的體型，并盡量縮短高流速洞段的長度。2控制水流邊壁外表的局部不平整度，其標準按附錄D決定。3向水流中摻氣，摻氣設施的型式、尺寸和位置，可通過局部模型試驗，或比照已建工程的原型觀測資料決定。4采用抗蝕材料，常用的材料見附錄D。5選用合理的運行方式。對于多泥沙河流，在泄水建筑物的過水部位，應選用抗磨損能力較強的材料，常用的材料見附錄D。高速水流防蝕設計，除須符合本標準規定外，尚應滿足DL/T5166的要求。9構造設計根本原則9.0.1構造設計應考慮以下三種設計狀況：1持久狀況。2短暫狀況。3偶然狀況。三種設計狀況均應按承載能力極限狀態設計。對持久狀況尚應進展正常使用極限狀態設計；對短暫狀況可根據需要進展正常使用極限狀態設計；對偶然狀況可不進展正常使用極限狀態設計。按承載能力極限狀態設計時，應考慮以下兩種作用〔荷載〕效應組合：1根本組合，由永久和可變作用效應組合。2偶然組合，由永久、可變加一種偶然作用效應組合。9.0.3按正常使用極限狀態設計時，應考慮以下兩種作用效應組合：1短期組合，可變作用的短期效應與永久作用效應的組合。2長期組合，可變作用的長期效應與永久作用效應的組合。永久作用〔荷載〕包括圍巖松動壓力、地應力、襯砌自重及預應力?？勺冏饔谩埠奢d〕包括上游正常水位情況下隧洞內部的靜水壓力、下游設計洪水位時的靜水壓力、動水壓力〔水擊壓力、脈動壓力、漸變流時均壓力〕、灌漿壓力、地下水壓力。偶然作用包括地震作用力、上游最高水位時靜水壓力、下游校核洪水位時的靜水壓力。承載能力極限狀態計算規定：1對根本組合，應采用以下極限狀態表達式。

〔–1〕式中：0——構造重要性系數，對應于構造平安級別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級的隧洞支護可分別取用1.1、1.0、0.9；ψ——設計狀況系數，對應于持久狀況、短暫狀況、偶然狀況，可分別取用1.0、0.95、0.85；S〔·〕——作用效應函數；R〔·〕——支護的抗力函數；G——永久作用分項系數，按DL5077選用；Q——可變作用分項系數，按DL5077選用；Gk——永久作用標準值，按DL5077選用；Qk——可變作用標準值，按DL5077選用；fd——材料強度設計值，按附錄B選用；αk——支護幾何參數，按實際情況采用；d——構造系數，按支護類型選用。2對偶然組合，應采用以下極限狀態設計表達式。

≤

〔–2〕式中：Ak——偶然作用代表值。正常使用極限狀態驗算規定：1對短期組合，應采用以下設計表達式

≤C1

〔–1〕2對長期組合應采用以下設計表達式

≤C2

〔–2〕式中：C1，C2——襯砌開裂寬度的限值；fk——材料強度標準值，按附錄B選用；ρ——可變作用標準值的長期組合系數，本標準規定取ρ=1.0。水工隧洞構造的平安級別按附錄E確定。10不襯砌與錨噴隧洞10.1一般規定Ⅰ、Ⅱ類圍巖，隧洞的直徑〔跨度〕不大于5m時宜不支護，6m～10m時宜采用噴混凝土支護，大于10m的隧洞，宜采用錨噴聯合支護，遇有局部不穩定塊體時，應采用錨桿加固。不襯砌隧洞，必要時可設置不承載〔平整〕混凝土襯砌。其迎水面，宜按構造配筋。Ⅲ、Ⅳ類圍巖可采用錨噴、掛網或鋼排架等聯合支護，Ⅳ類圍巖必要時應進展襯砌。對Ⅴ類圍巖的支護視圍巖的具體情況確定。不支護與錨噴隧洞斷面尺寸按與混凝土襯砌過水斷面水頭損失相等的原則確定。水頭損失計算中糙率系數n值參照附錄C采用。不支護與錨噴支護的設計，一般宜按工程類比法，對于1級或直徑〔跨度〕大于10m的隧洞，尚應輔以理論計算和監控量測。圍巖整體穩定性的驗算，宜采用有限單元法、彈塑性數值解法或近似解析法；可能局部失穩的圍巖體穩定驗算，可采用塊體極限平衡法。預可研階段的錨噴支護設計，根據工程地質條件、隧洞的尺寸可按附錄F選擇支護類型及其參數。其他階段的支護設計，應根據各階段的地質勘察結果修正圍巖類別，調整支護類型和參數。不支護與錨噴支護隧洞的洞口段，應采用加固措施〔如鋼筋混凝土襯砌〕，加固段的長度宜滿足以下要求：1不宜小于洞臉后卸荷帶、強風化帶長度。2不宜小于隧洞的直徑〔跨度〕。10.1.8不襯砌隧洞的個別特殊洞段，應做好加固措施。10.1.9不支護與錨噴支護隧洞的底部，宜澆筑厚的混凝土底板。10.1.10在不襯砌與錨噴隧洞的末端，應設置集石坑，集石坑的容積，可根據不襯砌洞段的圍巖情況、長度、水力學條件、清渣頻度及清渣方便等綜合考慮確定。10.1.11集石坑的水力學設計，宜滿足以下原則：1使隧洞橫斷面上水流的擾動小。2使集石坑內水流擾動小。3在集石坑內設置折流板，阻止砂、石在坑內作縱向運行。4對于重要的工程，宜對集石坑進展模型試驗。遇有以下情況，不宜采用錨噴支護作為永久性支護。1長期大面積涌水洞段。2有噴層腐蝕及膨脹性地層的洞段。3有特殊要求的洞段。錨噴支護宜緊跟開挖面，并進展平安監測。噴層外表起伏差宜控制在以內。10.2噴射混凝土支護10.2.1噴混凝土的強度等級不應低于C20。噴層與圍巖的黏結強度：Ⅰ、Ⅱ類圍巖不宜低于1.0MPa；Ⅲ類圍巖不宜低于0.8MPa。10.2.2噴混凝土的厚度可按附錄F初選，并按監控量測結果進展修正，其最小厚度不應小于，最大厚度不宜大于。10.2.3噴混凝土支護隧洞的過水流速不宜大于8m/s。10.3噴鋼纖維混凝土支護10.3.1對開挖產生較大塑性變形的圍巖及高地應力區易產生巖爆的圍巖，宜采用噴鋼纖維混凝土支護。10.3.2普通碳素鋼纖維材料的抗拉強度設計值不宜低于380MPa。10.3.3噴鋼纖維混凝土28d齡期力學性能指標宜符合以下規定：1重度23kN/m3。2抗壓強度設計值不宜小于32MPa。3抗折強度設計值不宜小于3MPa。4抗拉強度設計值不宜小于2MPa。噴鋼纖維混凝土支護設計，應遵守以下規定：1鋼纖維直徑宜為0.3mm～。2鋼纖維長度宜為20mm～25mm。3鋼纖維摻量宜為混合料重的3％～6％。噴鋼纖維混凝土厚度同噴射混凝土，其外表應噴一層普通混凝土，厚度不宜小于30mm。10.4錨桿〔錨束〕支護采用錨桿〔錨束〕加固圍巖時，其承載能力極限狀態計算按以下兩種情況進展：1拱腰以上的錨桿〔錨束〕對不穩定塊體的抗力，按以下公式計算。1〕水泥砂漿錨桿：作用效應函數S〔·〕=GGk〔–1〕錨桿抗力函數R〔·〕=nA*fy〔–2〕2〕預應力錨桿〔錨束〕：作用效應函數S〔·〕=GGk〔–3〕錨桿抗力函數R〔·〕=nAyσcon〔–4〕式中：G——不穩定塊體的作用分項系數，取1.0；Gk——不穩定塊體自重標準值，N；n——錨桿〔錨束〕根數；A*、Ay——單根錨桿〔錨束〕的截面積，mm2；fy——單根錨桿的抗拉強度設計值，MPa；σcon——預應力錨桿〔錨束〕的設計控制抗拉應力設計值，MPa。其他符號同上。2拱腰以下邊墻上的錨桿〔錨束〕對不穩定塊體的抗力，按以下公式計算。1〕水泥砂漿錨桿：作用效應函數S〔·〕=G1G〔–5〕錨桿抗力函數R〔·〕=fG2G2k+nAsfgv〔–6〕2〕預應力錨桿〔錨束〕：作用效應函數S〔·〕=G1G〔–7〕錨桿抗力函數R〔·〕=fG2G2k+Pt+fPn+〔–8〕式中：G1k、G2k—分別為不穩定塊體平行、垂直作用于滑動面的分力的標準值，N；As——單根錨桿的截面積，mm2；A——巖塊滑動面的面積，mm2；n——錨桿根數；C——巖塊滑動面上的粘結強度，MPa；fgv——錨桿的設計抗剪強度，MPa；f——滑動面上的摩擦系數；Pt、Pn—分別為預應力錨束或錨桿作用于不穩定塊體上的總壓力在抗滑動方向及垂直于滑動方向上的分力，N；G1、G2——不穩定塊體的作用分項系數，分別取1.1、1.0。d——構造系數，采用1.3。10.4.2拱腰以上錨桿的布置方向宜有利于錨桿的受力，拱腰以下的錨桿宜逆著不穩定塊體滑動方向布置。10.4.3局部錨桿〔錨束〕應深入穩定的圍巖內。10.4.4對于裂隙較發育的圍巖、洞軸線的布置不能滿足6.2.1規定的隧洞，宜采用系統錨桿〔錨束〕，其布置遵守以下規定：1在橫斷面上宜垂直于主構造面布置，當主構造面不明顯時，可與洞周邊輪廓線垂直。2在圍巖外表上宜布設成梅花形。3錨桿的間距不宜大于其長度的二分之一，對于不良圍巖不宜大于。10.5錨噴掛網支護10.5.1巖體破碎、裂隙發育的圍巖，宜采用錨噴掛網支護。10.5.2鋼筋網的布置宜符合以下規定：1鋼筋網的縱、環向鋼筋直徑宜為6mm～12mm，間距宜為～；2鋼筋網與錨桿的連接宜采用焊接法，鋼筋網的穿插點應連接結實，宜采用隔點焊接，隔點綁扎。10.5.3鋼筋網噴混凝土保護層厚度不宜小于。10.5.4不良地質洞段，圍巖極不穩定，可采用錨噴與鋼排架〔或鋼筋格柵〕聯合支護。10.6組合式支護10.6.1組合式支護一般由內、外兩層組成。外層為初期支護，宜采用錨噴、掛網、鋼排架等單一或組合支護。內層為二次支護，可采用混凝土、鋼筋混凝土襯砌。設置初期支護時，其布置、支護強度除滿足初期支護的要求外，應與二次支護相結合，按永久支護的全部或一局部考慮。根據監控量測，假設初期支護已能滿足圍巖穩定要求時，二次支護可不計或少計圍巖壓力。11混凝土和鋼筋混凝土襯砌一般規定混凝土和鋼筋混凝土襯砌的作用：1平整圍巖外表，減少水頭損失。2提高圍巖防滲能力。3防止水流、大氣、溫度和濕度變化對圍巖的沖刷、破壞。4加固圍巖、與圍巖和第一次支護聯合承當荷載。11.1.2對Ⅰ、Ⅱ類及局部Ⅲ類圍巖，需要滿足11.1.1的1、2及3款要求者，宜采用不承載的混凝土襯砌。11.1.3采用其他支護形式不能滿足承載能力極限狀態設計要求時，宜采用鋼筋混凝土襯砌。鋼筋的保護層厚度不宜小于。11.1.4混凝土、鋼筋混凝土襯砌厚度〔不包括圍巖超挖局部〕宜根據構造要求，并結合施工方法分析決定。單層鋼筋混凝土襯砌最小厚度不宜小于，雙層鋼筋混凝土襯砌最小厚度不宜小于。當隧洞采用不承載混凝土襯砌或采用配有Ⅰ級鋼筋的鋼筋混凝土襯砌時，混凝土強度等級不宜低于C15；采用配有Ⅱ、Ⅲ級鋼筋的鋼筋混凝土襯砌時，混凝土強度等級不宜低于C20。11.1.5隧洞襯砌按承載能力極限狀態設計時，采用允許開裂設計。11.1.6按正常使用極限狀態設計時，最大裂縫寬度允許值：1長期組合，。2短期組合，。3水質有侵蝕性時，。11.1.7襯砌按限裂設計，假設需增加鋼筋過多時，應研究采用以下措施的可能性：1通過固結灌漿，改善圍巖巖性。2采用預應力混凝土襯砌。3采用鋼板混凝土襯砌。11.1.8對于臨時過水的導流隧洞及無防滲要求的隧洞等，可不進展正常使用極限狀態驗算。11.1.9鋼筋混凝襯砌計算，構造系數d按以下規定采用：1對于圓形有壓隧洞襯砌靜力計算，按附錄G的方法進展時，d采用1.35。2對于圓形無壓、城門洞形、馬蹄形及其他形式的隧洞，按DL/T5057有關規定選用。11.2作用〔荷載〕和作用〔荷載〕效應組合11.2.1作用〔荷載〕和作用〔荷載〕效應組合的原則，按第9章中的有關規定執行。11.2.2圍巖的松動壓力、地應力按DL5077有關規定采用。11.2.3具有流變、膨脹等特殊性能的圍巖作用，應進展專門研究確定。11.2.4隧洞的內水壓力，宜根據進、出口的特征水位，結合具體條件決定。設有調壓井的低壓隧洞〔包括抽水蓄能電站的上游壓力水道〕，根本組合和長期組合，不同部位的內水壓力標準值，宜按進口處正常蓄水位及其相應的調壓井涌浪水位的連線〔按直線分布〕取其大值決定；偶然組合和短期組合，不同部位的內水壓力標準值，宜按上游最高水位及其相應的調壓室最高水位的連線〔按直線分布〕決定。調壓室下游高壓隧洞中不同部位的內水壓力的標準值，由調保計算決定。靜水壓力的分項系數采用1.0。水擊壓力、涌浪壓力的分項系數采用1.1。地下水壓力標準值，可采用地下水位線以下的水柱高乘以折減系數估算。折減系數按附錄H選用，分項系數采用1.0。水文地質條件復雜的重要隧洞，宜進展專門研究決定。假設地下水壓力控制襯砌時，宜采用排水措施降低外水壓力。溫度變化、混凝土干縮和膨脹所產生的應力及灌漿壓力對襯砌的影響，宜通過施工措施及構造措施解決。對于高地溫地區產生的溫度應力，應進展專門的研究。11.2.7施工荷載可根據施工、檢修過程中的機械作用力決定。11.3襯砌計算11.3.1襯砌計算，可根據各個設計階段的要求、襯砌型式、作用〔荷載〕特點、圍巖情況和施工方法等，選用以下的方法計算。1對于直徑〔寬度〕不小于10m的1級隧洞和高壓隧洞，宜采用有限元法計算。2在圍巖相對均質，且覆蓋滿足的2、3款規定的有壓圓形隧洞，可按厚壁圓筒方法進展計算〔見附錄G〕，計算中應考慮圍巖的彈性抗力。當隧洞周邊圍巖厚度小于三倍開挖直徑時，其抗力需經論證確定。3對無壓圓形隧洞及其他斷面形式〔有壓、無壓〕的隧洞〔如城門洞形、馬蹄形等〕宜按邊值數值解法〔見附錄I〕計算。11.3.2襯砌承受不對稱荷載時，可根據地形、地質條件，進展專門的計算。11.3.3在平行布置多條隧洞時，襯砌強度的計算，必須考慮相鄰隧洞開挖引起的巖體應力狀況和襯砌強度的變化，可采用有限元方法計算。11.3.4抗震設計按DL5073有關規定執行。11.4襯砌分縫11.4.1混凝土、鋼筋混凝土襯砌，在地質條件變化處和井、洞及進、出口建筑物交會處，及可能產生較大相對變位處，應設置變形縫。低流速隧洞，洞徑較小時，亦可設置波紋管補償器，并采取相應的防滲措施。圍巖條件比擬均一的洞段，只設置施工縫。施工縫之間的洞段長度，可根據施工方法、混凝土澆筑能力及氣溫的變化等具體情況分析決定，一般宜采用6m～12m，且底拱和邊、頂拱的環向縫不宜錯開。對于無防滲要求的環向施工縫，分布鋼筋可不穿過縫面，可不設置止水。對于有防滲要求的環向施工縫，應根據具體情況，采取必要的接縫處理措施。11.4.4鋼筋混凝土襯砌與鋼板襯護連接處，不應分縫，應有不少于的搭接長度，并應在鋼板上設置阻水措施。11.4.5縱向施工縫應設置在襯砌構造拉應力較小的部位。領先襯砌邊、頂拱時，對于拱座的反縫應進展妥善處理。12預應力混凝土襯砌12.1一般規定12.1.1對防滲要求較高的隧洞，通過技術經濟比擬，可采用預應力混凝土襯砌。12.1.2襯砌中的預應力，按其施加形式可分為壓漿式預應力和環錨式預應力襯砌兩類。上覆巖體滿足抗水力劈裂要求時，可采用壓漿式預應力襯砌。否則宜采用環錨式預應力襯砌。12.1.3混凝土的強度等級應不低于C30。施加預應力時襯砌混凝土的強度應大于設計強度的75％。12.1.4混凝土及鋼筋〔錨束〕的材料性能設計指標，按附錄B有關規定采用。12.1.5預應力混凝土襯砌，應進展承載能力極限狀態計算及正常使用極限狀態的驗算。12.2壓漿式預應力混凝土襯砌12.2.1襯砌厚度應根據施加預應力時襯砌不被壓壞的原則決定，宜采用隧洞直徑的1/12～1/18，最小襯砌厚度不宜小于。12.2.2注漿壓力應根據在最大內水壓力下襯砌中不出現拉力的原則確定。注漿壓力值不宜小于最大內水壓力的2倍，漿材宜采用膨脹性水泥。注漿孔應沿襯砌周邊均勻布置，間排距宜采用2m～4m，直徑5m以下的隧洞每排宜設8～10個孔；直徑5m～10m可設8～12個孔，注漿段的長度宜采用2～3倍的洞徑。12.2.4施工工藝及灌漿參數應通過試驗確定。12.3環錨式預應力混凝土襯砌12.3.1襯砌厚度應根據運行中襯砌的拉應力小于混凝土允許拉應力的原則決定。其最小厚度不宜小于。12.3.2環錨式襯砌分有黏結后張預應力和無黏結后張預應力，設計時宜優先選用無黏結后張預應力。12.3.3預應力混凝土襯砌的設計參數，應通過試驗確定。鋼筋〔錨束〕的張拉控制應力σconfptk，其強度標準值按附錄B規定采用。12.3.4預應力鋼筋〔錨束〕布設在襯砌外緣，其間距由計算決定，但不宜大于。12.3.5錨具的設置位置宜錯開布置。12.3.6環錨參數及施工工藝應通過試驗確定。13高壓鋼筋混凝土襯砌岔洞13.0.1經技術經濟論證，可采用高壓鋼筋混凝土岔洞。13.0.2岔洞的設計級別應與水電站高壓隧洞一致。13.0.3岔洞的體形，根據廠區總布置決定，其位置應經分析論證確定。13.0.4高壓鋼筋混凝土岔洞應設置在I、II類不透水或微透水的巖體中，并應滿足6.2.3的規定。13.0.5圍巖的最小初始地應力應大于洞內的靜水壓力，并宜進展水力致裂試驗，以驗證其初始地應力的設計值。13.0.6應嚴格控制岔洞的開挖及支護施工程序。13.0.7岔洞設計可不考慮混凝土襯砌承當內水壓力的作用，鋼筋的配置按工程類比和構造要求確定。13.0.8岔洞部位應進展高壓固結灌漿。經灌漿后，應滿足在設計壓力作用下，圍巖的透水率q≤1.0Lu。13.0.9固結灌漿的壓力，可取為岔洞處靜水頭的1.2倍。13.0.10對重要的工程，應采用有限元法計算在內水壓力及圍巖初始地應力作用下圍巖的應力場。13.0.11在內水壓力作用下圍巖不應產生水力劈裂。14封堵體設計14.1一般規定本章僅適用于擋水封堵體的設計。封堵體宜設置在工程地質相對較好的洞段。直接與水庫接觸的水工隧洞封堵體，設計級別應與擋水建筑物的設計級別一致，穩定及防滲要求同擋水建筑物。隧洞施工支洞的封堵體，應與所在隧洞的設計級別一致。封堵體的型式依據水工隧洞的斷面形狀、施工條件、工程地質條件等因素選定。封堵體縱斷面的型式宜優先選用楔形。導流隧洞主洞的封堵體布置應滿足以下要求：1當洞軸線穿過擋水建筑物防滲帷幕線時，封堵體應設置在防滲帷幕線上。2導流洞改建成龍抬頭泄洪洞的主洞封堵，封堵體可與泄洪洞反弧段的回填混凝土結合布置。設計計算14.2.1封堵體應采用混凝土構造，其迎水面強度等級不宜低于C20，其他部位不宜低于C15。14.2.2封堵體應按承載能力極限狀態進展設計，計算原則、作用〔荷載〕、作用〔荷載〕效應組合及有關系數按第11章的有關規定采用。14.2.3構造系數d取1.2。14.2.4柱狀封堵體抗滑穩定可按以下計算。1作用效應函數

〔–1〕2抗力函數

〔–2〕式中：——滑動面上封堵體承受的全部切向作用之和，kN；——滑動面上封堵體全部法向作用之和，向下為正，kN；fR——混凝土與圍巖的摩擦系數；CR——混凝土與圍巖的黏聚力，kPa；AR—除頂拱部位〔90°～120°〕外，封堵體與圍巖接觸面的面積，m2。對于高內水壓力的封堵體，宜進展有限元分析。14.3構造要求14.3.1封堵體的開挖體型，可隨主洞開挖一次成型，不宜進展二次開挖。14.3.2封堵體與其圍巖之間宜采用錨桿錨固，錨桿的間排距不宜小于3m，錨桿深入圍巖的長度可取2m～4m，深入封堵體的長度不宜小于。對封堵體的周邊必須做好回填、接縫灌漿，必要時可采用微膨脹混凝土進展封堵，膨脹劑及其摻量宜通過試驗決定。封堵段的圍巖固結灌漿，宜根據工程地質條件決定，固結灌漿的間排距，一般為2m～3m，深入圍巖不宜小于3m。14.3.4導流隧洞主洞封堵段的固結灌漿宜在截流前完成或在封堵體廊道內進展。14.3.5封堵體首部與主洞原襯砌構造應有2m的搭接長度。在搭接范圍內應做好環向止水設計。14.3.6對于長度小于20m的封堵體，可不設橫縫。14.3.7對有壓導流隧洞，在截流前，宜對主洞封堵部位預留的三角槽進展臨時回填處理。15灌漿、防滲和排水15.1灌漿混凝土、鋼筋混凝土襯砌及封堵體與圍巖之間，應進展回填灌漿。回填灌漿的范圍、孔距、排距、灌漿壓力及漿液濃度等，應根據襯砌的形式、隧洞的工作條件及施工方法等分析決定。灌漿的范圍，一般在頂拱中心角90°～120°以內，其他部位視襯砌澆筑情況決定?？拙嗪团啪嘁话銥?m～6m，灌漿壓力一般為0.2MPa～0.3MPa，灌漿孔應深入圍巖?；靥罟酀{形成的水泥結石，應滿足傳遞抗力的要求。圍巖是否進展固結灌漿，應根據工程地質條件和水文地質條件、運用要求，通過技術經濟比擬決定。固結灌漿的參數，可按工程類比或現場試驗決定。一般排距為2m～4m，每排不宜少于6孔，作對稱布置。深入圍巖的深度不低于1倍隧洞半徑。灌漿壓力一般為1～2倍的內水壓力。15.1.5灌漿材料，應根據工程地質、水文地質和隧洞的工作條件選定。當地下水具有侵蝕性時，應采用抗侵蝕材料。15.1.6灌漿除按本標準規定外，尚應符合DL/T5148的有關規定。15.2防滲和排水防滲和排水設計，應根據隧洞沿線圍巖的工程地質和水文地質條件、設計要求，結合具體情況，綜合分析選用堵〔襯護、灌漿〕、截〔設置防滲帷幕〕、排〔設排水孔、排水廊道〕等措施。15.2.2外水壓力控制襯砌設計時，宜設置排水孔降低外水壓力，排水孔的間、排距及孔深，根據圍巖特性和外水情況分析決定。15.2.3有壓隧洞設置排水孔時應注意內水外滲。假設圍巖裂隙發育并夾有充填物時，應在排水孔中設置軟式透水管，阻止巖屑隨水帶出。在不良地質洞段不宜采用排水孔排水。15.2.4有壓隧洞的洞口段應采取必要的防滲措施，防止圍巖及山坡的失穩。應采用必要的措施防止隧洞襯砌產生超標準裂縫〔參見附錄J〕。16觀測、運行和維修觀測以下水工隧洞或洞段，應設置平安觀測：1建筑物級別為1級的隧洞。2采用新技術的洞段。3通過不良工程地質和水文地質的洞段。4隧洞線路通過的地表處有重要建筑物，特別是高層建筑物的洞段。5高壓、高流速隧洞。6直徑〔跨度〕不小于10m的隧洞。隧洞的觀測工程如下：1洞內觀測，包括流量、流速、空蝕、水面線、沿程和局部水頭損失、摻氣量、圍巖變形、圍巖壓力、外水壓力、滲透壓力、溫度變化、支護構造的應力和應變等。2洞外觀測，包括洞口建筑物、地表及邊坡的變化情況，如沉陷、位移、震動、地下水位變化及滲漏情況等。不支護與錨噴支護的隧洞施工中的監控量測，按GB50086的規定進展，當出現以下情況之一且收斂速度仍無明顯下降時，必須立即采取措施，增強支護，并修改原設計：1圍巖外表出現大量的明顯裂縫。2圍巖外表任何部位的實測相對收斂量已達表所列數據的70％。3用回歸分析法計算得總相對收斂值已接近表所列數據。

表洞周允許相對收斂量%隧洞埋深m＜5050～300＞300圍巖類別Ⅲ類Ⅳ類Ⅴ類注1：表中允許位移值用相對值表示，指兩點間實測位移累計值與兩側點間距離之比；注2：本表適用于高跨比為0.8～1.2，Ⅲ類圍巖開挖跨度不大于20m，Ⅳ類圍巖開挖跨度不大于15m，Ⅴ類圍巖開挖跨度不大于10m的情況。16.1.4觀測儀器的布置宜結合水力學條件、工程地質及水文地質特征、設計的目的等確定。埋設的部位應便于檢修和施工安裝。觀測儀器和電纜的埋設應采取必要的保護措施，防止遭受破壞，影響觀測效果。運行和維修應根據運行要求，結合自然條件、建筑物設計條件及試驗研究資料等，制訂水工隧洞運行規定，如運行水位、泄放流量、充滿放空方式及速度和閘門控制設備的啟閉方式等。16.2.2擬訂運行規定時，應明確隧洞定期放空、檢查及檢修的規定。16.2.3設計應考慮工程管理和維修條件，設置檢修通道、進人孔、爬梯、起重掛鉤、洞內樁號標志，以及相應于洞內重要洞段的洞外標志等。附錄A〔標準性附錄〕圍巖工程地質分類A.1圍巖工程地質總評分及其加固類型〔見表A.1〕表A.1圍巖工程地質分類表圍巖類別圍巖穩定性圍巖總評分T圍巖強度應力比S支護類型Ⅰ類穩定。圍巖可長期穩定，一般無不穩定塊體T＞85＞4不支護或局部錨桿噴薄層混凝土。大跨度時，噴混凝土、系統錨桿加鋼筋網Ⅱ類根本穩定。圍巖整體穩定，不會產生塑性變形，局部可能產生掉塊85≥T＞65＞4Ⅲ類局部穩定性差。圍巖強度缺乏局部會產生塑性變形，不支護可能產生塌方或變形破壞。完整的較軟巖，可能暫時穩定65≥T＞45＞2噴混凝土、系統錨桿加鋼筋網。必要時采取二次支護〔或襯砌〕Ⅳ類不穩定。圍巖自穩時間很短，規模較大的各種變形和破壞都可能發生45≥T＞25＞2Ⅴ類極不穩定。圍巖不能自穩，變形破壞嚴重T≤25

根據具體情況確定注：Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類圍巖，當其強度應力比小于本表規定時，圍巖類別宜相應降低一級。A.2巖石強度評分〔見表A.2〕表A.2巖石強度評分表巖質類型硬質巖軟質巖堅硬巖中硬巖較軟巖軟巖飽和單軸抗壓強度RbMPaRb>6060≥Rb>3030≥Rb>1515≥Rb>5巖石強度評分A30～2020～1010～55～0注1：巖石飽和單軸抗壓強度大于100MPa時，巖石強度的評分為30。注2：當巖體完整程度與構造面狀態評分之和小于5時，巖石強度評分大于20的，按20評分。A.3巖體完整程度評分〔見表A.3〕表A.3巖體完整程度評分表巖體完整程度完整較完整完整性差較破碎破碎巖體完整性系數KvKv≥Kv≥Kv≥KvKv≤巖體完整性評分B硬質巖40～3030～2222～1414～6<6軟質巖25～1919～1414～99～4<4注1：當60MPa≥Rb>30MPa，巖體完整性程度與構造面狀態評分之和大于65時，按65評分。注2：當30MPa≥Rb>15MPa，巖體完整性程度與構造面狀態評分之和大于55時，按55評分。注3：當15MPa≥Rb>5MPa，巖體完整性程度與構造面狀態評分之和大于40時，按40評分。注4：當Rb≤5MPa，屬特軟巖，巖體完整性程度與構造面狀態不參加評分。A.4構造面狀態評分〔見表A.4〕表A.4構造面狀態評分表結構面狀態張開度Wmm閉合W微≤W張開W≥充填物—無充填巖屑泥質巖屑泥質起伏、粗糙狀況起伏粗糙平直光滑起伏粗糙起伏光滑或平直粗糙平直光滑起伏粗糙起伏光滑或平直粗糙平直光滑起伏粗糙起伏光滑或平直粗糙平直光滑

構造面狀態評分C硬質巖272124211521171215129126較軟巖272124211521171215129126軟巖18141714814118108684注1：構造面的延伸長度小于3m時，硬質巖、較軟巖的構造面狀態評分另加3分，軟巖加2分；構造面延伸長度大于10m時，硬質巖、較軟巖減3分，軟巖減2分。注2：當構造面張開度大于10mm，無充填時，構造面狀態的評分為零。A.5地下水評分〔見表A.5〕表A.5地下水評分表活動狀態枯燥到滲水滴水線狀流水涌水10m洞長水量q或壓力水頭Hq≤25L/min或H≤10m25L/min<q≤125L/min或10m<H≤100mq>125L/min或H>100m根本因素評分T′T′＞85地下水評分D00～–2–2～–685≥T′＞650～–2–2～–6–6～–1065≥T′＞45–2～–6–6～–10–10～–1445≥T′＞25–6～–10–10～–14–14～–18T′≤25–10～–14–14～–18–18～–20注：根本因素評分T′系前述巖石強度評分A、巖體完整性評分B和構造面狀態評分C的和。A.6主要構造面產狀評分〔見表A.6〕表A.6主要構造面產狀評分表構造面走向與洞軸線夾角90°～60°<60°～30°<30°構造面傾角>70°70°～45°<45°～20°<20°>70°70°～45°<45°～20°<20°>70°70°～45°<45°～20°<20°構造面產狀評分E洞頂0–2–5–10–2–5–10–12–5–10–12–12邊墻–2–5–20–5–10–20–10–12–50注：按巖體完整程度分級為完整性差、較破碎和破碎的圍巖不進展主要構造面產狀評分的修正。圍巖總評分按下式計算

T=T+D+E

〔〕式中：T′——根本因素，T′=A+B+C；D——地下水評分；E——構造面產狀評分；A——巖石強度評分；B——巖體完整性評分；C——構造面狀態評分。附錄B〔標準性附錄〕材料B.1混凝土混凝土強度等級是按標準方法制作養護的邊長為150mm的立方體試件，在28d齡期用標準試驗方法測得的具有95％保證率的抗壓強度標準值確定。混凝土強度的標準值、設計值按表B.1及B.2采用。表B.1混凝土強度標準值MPa強度種類符號混凝土強度等級C10C15C20C25C30C35C40C45C50C55C60軸心抗壓fck軸心抗拉ftk表B.2混凝土強度設計值MPa強度種類符號混凝土強度等級C10C15C20C25C30C35C40C45C50C55C60軸心抗壓fc軸心抗拉ft混凝土的重力密度〔重度〕應由試驗確定。當無試驗資料時，素混凝土可按24kN/m3、鋼筋混凝土可按25kN/m3、噴混凝土可按22kN/m3采用。28d齡期時混凝土受壓或受拉彈性模量Ec可按表B.3采用。混凝土的泊松比c可取為0.167?；炷良糇兡Ａ縂c可按Ec的0.4倍采用。表B.3混凝土彈性模量EcMPa混凝土強度等級彈性模量混凝土強度等級彈性模量混凝土強度等級彈性模量C10×104C30×104C50×104C15×104C35×104C55×104C20×104C40×104C60×104C25×104C45×104

B.2鋼筋鋼筋混凝土構造及預應力混凝土構造的鋼筋，按以下規定選用：普通鋼筋采用Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級鋼筋和LL550級冷軋帶肋鋼筋，也可采用冷拉Ⅰ級〔d≤12mm〕鋼筋。預應力鋼筋采用碳素鋼絲、刻痕鋼絲、鋼絞線、熱處理鋼筋，也可采用冷拉Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級鋼筋。注：普通鋼筋系指用于鋼筋混凝土構造中的鋼筋和預應力混凝土構造中的非預應力鋼筋。熱軋鋼筋和冷拉鋼筋的強度標準值系根據屈服強度確定。對普通鋼筋用fyk表示；對預應力鋼筋用fpyk表示。鋼絲、鋼絞線、熱處理鋼筋和冷軋帶肋鋼筋的強度標準值系根據極限抗拉強度確定。對LL550級冷軋帶肋鋼筋用fstk表示；對預應力鋼絲、鋼絞線、熱處理鋼筋、LL650級和LL800級冷軋帶肋鋼筋用fptk表示。普通鋼筋的強度標準值和預應力鋼筋強度標準值應按表B.4和表B.5采用。假設設計中仍采用冷拔低碳鋼絲，則強度標準值可按照有關標準規定采用。表B.4鋼筋強度標準值MPa種類fyk或fpyk或fstk或fptk熱軋鋼筋Ⅰ級〔Q235〕235Ⅱ級〔20MnSi、20MnNb〔b〕〕335Ⅲ級〔20MnSiV、20MnTi、K20MnSi〕400Ⅳ級〔40Si2MnV、45SiMnV、45Si2MnTi〕540冷拉鋼筋Ⅰ級〔d≤12mm〕280Ⅱ級〔d≤25mm〕〔d=28mm～40mm〕450430Ⅲ級500Ⅳ級700冷軋帶肋鋼筋LL550〔d=4mm～12mm〕550LL650〔d=4mm～6mm〕650LL800〔d=5mm〕800熱處理鋼筋40Si2Mn〔d=6mm〕147048Si2Mn〔d=〕45Si2Cr〔d=10mm〕注：Ⅲ級K20MnSi鋼筋系余熱處理鋼筋。表B.5鋼絲、鋼絞線強度標準值MPa種類fptk碳素鋼絲4、567、8、91470、1570、1670、17701570、16701470、1570刻痕鋼絲5、71470、1570表B.5〔續〕種類fptk鋼絞線二股〔25〕d=10mm〔26〕d=11720三股〔35〕d=10.8mm〔36〕d=12.9mm1720七股〔73〕d=9.0mm〔74〕d=12.0mm〔75〕d=15.0mm1670、17701570、16701470、1570d=9.5mmd=11.1mmd=12.7mmd=15.2mm1860186018601720、1820、1860注1：碳素鋼絲和刻痕鋼絲系指GB5223中的消除應力的高強度圓形鋼絲。注2：根據國家標準，同一規格的鋼絲〔鋼絞線〕有不同的強度級別，因此表中對同一規格的鋼絲〔鋼絞線〕列出了相應的fptk值，在設計中可自行選用。注3：鋼絞線直徑d系指鋼絞線截面的外接圓直徑，即公稱直徑。鋼筋抗拉強度設計值fy或fpy及鋼筋抗壓強度設計值fy′或表B.6鋼筋強度設計值MPa種類fy或fpyfy′或fpy′熱軋鋼筋Ⅰ級〔Q235〕210210Ⅱ級〔20MnSi、20MnNb〔b〕〕310310Ⅲ級〔20MnSiV、20MnTi、K20MnSi〕360360Ⅳ級〔40Si2MnV、45SiMnV、45Si2MnTi〕500400冷拉鋼筋Ⅰ級〔d≤12mm〕250210Ⅱ級〔d≤25mm〕〔d=28mm～40mm〕380360310310Ⅲ級420360Ⅳ級580400表B.6〔續〕種類fy或fpyfy′或fpy′冷軋帶肋鋼筋LL550〔d=4mm～12mm〕360360LL650〔d=4mm～6mm〕430380LL800〔d=5mm〕530380熱處理鋼筋40Si2Mn〔d=6mm〕100040048Si2Mn〔d=〕45Si2Cr〔d=10mm〕注1：在鋼筋混凝土構造中，軸心受拉和小偏心受拉構件的鋼筋抗拉強度設計值大于310N/mm2時，仍應按310N/mm2取用；其他構件的鋼筋抗拉強度設計值大于360N/mm2時，仍應按360N/mm2取用；對于直徑大于12mm的1級鋼筋，如經冷拉，不得利用冷拉后的強度。注2：成盤供給的LL550級冷軋帶肋鋼筋經機械調直后，抗拉及抗壓強度設計值應降低20N/mm2。注3：構造構件中配有不同種類的鋼筋時，每種鋼筋根據其受力情況應采用各自的強度設計值。表B.7鋼絲、鋼絞線強度設計值MPa種類fpyfpy′碳素鋼絲4～9fpykpyk=16701130fpyk=15701070fpyk=14701000刻痕鋼絲5、7fpykpyk=14701000鋼絞線二股fpyk股fpyk股fpykpyk=18201240fpyk=17701200fpyk=17201170fpyk=16701130fpyk=15701070fpyk=14701000注：當碳素鋼絲、刻痕鋼絲、鋼絞線的強度標準值不符合表B.5的規定時，其強度設計值應進展換算。表B.8張拉控制應力允許值項次鋼種拉方法先法后法123碳素鋼絲、刻痕鋼絲、鋼絞線熱處理鋼筋、冷軋帶肋鋼筋冷拉鋼筋fptkfptkfpykfptkfptkfpyk注1：預應力鋼筋的強度標準值應按B.4、B.5采用。fptkfpyk。鋼筋彈性量Es應按表B.9采用。表B.9鋼筋彈性模量MPa種類EsⅠ級鋼筋、冷拉Ⅰ級鋼筋×105Ⅱ級鋼筋、Ⅲ級鋼筋、Ⅳ級鋼筋、熱處理鋼筋、碳素鋼絲×105冷軋帶肋鋼筋×105冷拉Ⅱ級鋼筋、冷拉Ⅲ級鋼筋、冷拉Ⅳ級鋼筋、刻痕鋼絲、鋼絞線×105注：鋼絞線也可采用實測的彈性模量。附錄C〔資料性附錄〕水工隧洞水頭損失計算沿程損失采用以下公式計算

〔〕式中：

〔〕R——水力半徑，m；n——糙率值，參見表C.1。表C.1壓力水道糙率n值表序號水道外表情況糙率n平均最大最小1巖面無襯砌

〔1〕采用光面爆破〔2〕普通鉆爆法〔3〕全斷面掘進機開挖

2鋼?，F澆混凝土襯砌

〔1〕技術一般〔2〕技術良好3巖面噴混凝土

〔1〕采用光面爆破〔2〕采用普通鉆爆法〔3〕全斷面掘進機開挖

4鋼管C.2局部水頭損失局部水頭損失按以下公式計算

〔〕式中：ξ——局部水頭損失系數值，參見表C.2。表C.2局部水頭損失系數ξ值表序號部位形狀水頭損失系數ξ備注1進水口v為管道均勻段之流速2攔污柵β—柵條形狀系數，見表C.3；s—柵條寬度；b—柵條間距；α—柵面傾角；v—過柵平均流速3門槽〔一般用0.10〕v取槽前后平均流速表C.2〔續〕序號部位形狀水頭損失系數ξ備注4矩形變圓〔漸縮〕v取漸變段平均流速，5圓變矩形〔漸縮〕流速取6圓斷面漸擴大ξi流速取v17圓斷面漸縮小ξd流速取v18圓弧彎道×D—洞徑；θ彎道轉角9出水口〔下游渠道較深時取1〕A1、A2為出口前后斷面積；v取出口前流速表C.2〔續〕序號部位形狀ξ備注10直角分岔

11對稱Y形分岔無圓錐管段有圓錐管段12T〔卜〕形分岔分流見式〔C.4〕~〔C.7〕

合流見式〔C.8〕~〔C.11〕

表C.2〔續〕序號部位形狀ξ備注13蝶閥

表C.3柵條形狀系數β數值表柵條形狀β表C.4蝶閥完全開啟時，ξ與比值t/D的關系表t/Dξ在完全開啟時，假設缺乏有關資料，可近似取ξ=0.2。圖C.1逐漸擴大的損失系數ξi值〔θ＜60°〕圖C.2逐漸縮小的損失系數ξd值圖C.3T〔卜〕形岔管分流與合流局部損失計算形狀示意圖T〔卜〕形岔管的分流與合流的局部損失按以下公式計算1分流時〔Q1=Q2+Q3〕

〔〕

〔〕

〔〕

〔〕式中：H1、H2、H3——斷面1-1、2-2、3-3處的總水頭；v1——斷面1-1的平均流速；θ——主管與支管的交角；ψ——支管與主管的斷面面積比；ρ——ρ=r/D，D為主管直徑，r為支管與主管連接處的修圓半徑；q2——q2=Q2/Q1，Q2為支管流量，Q1為分流前的主管流量，在分流時規定q2＞0。2合流時〔Q1+Q2=Q3〕

〔〕

〔〕

〔〕

〔〕式中：q2——支管流量Q2與合流后的流量Q3之比，合流時，規定取q2＜0。其余符號的意義同前。附錄D〔標準性附錄〕高流速防蝕設計問題D.1空蝕可能性的判別空蝕的產生與水流內絕對壓力降低至與水的汽化壓力接近的程度有關。一般引用一個無量綱參數——空化系數s作為衡量水流發生空蝕可能大小的指標。水流空化系數σ值按下式計算：

〔〕

式中：H0——計算斷面處的壓力水柱；ha——計算斷面處的大氣壓壓力水柱；hv——相應水溫下，水的氣化壓力水柱；——計算斷面的斷面平均流速水頭。不同水溫時，水的氣化壓力水柱hv按表D.1采用。表D.1水溫與水的氣化壓力水柱關系表水溫℃05101520253040hvm當水流流經的邊壁幾何形狀〔或稱體形〕一定時，就有一個空化的臨界初始發生點，這時的水流空化系數叫做初生空化系數σi。初生空化系數σi是衡量*種體形空化特性的重要指標。一個體形的初生空化系數，應通過在減壓箱或高速循環水洞中進展的模型試驗測定。如果在實際工程運用中可能出現的最小水流空化系數σ大于這一體形的初生空化系數σi，說明不會發生空蝕，但假設小于初生空化系數i，就有發生空蝕的可能。設計時應做到使σ>i。應使隧洞各個局部的體形，具有盡可能小的初生空化系數i，并適當考慮縮尺效應的影響。D.2水流邊壁外表局部不平整度的控制這里不平整是指水流邊壁外表的弧立突體或凹陷。例如，混凝土施工時留下的接縫錯臺、模板印痕、鋼筋頭、混凝土殘渣或局部混凝土脫皮和剝落時留下的坑穴、局部放線不準或模板走樣造成的凹凸面，以及其他突體、跌坎等。高速水流經過這些不平整體時，將出現局部繞流和別離，致使壓力降低而可能造成空蝕。因此，在施工時必須嚴格控制外表不平整度，并進展適當處理，具體控制標準，建議如下：在平直段，突起或跌落的最大允許高度，應視流速大小而定，見表D.2。表D.2流速與不平整體最大允許高度關系表流速m/s20～3030～40>40不平整體最大允許高度mm1053在允許高度范圍內所有不平整體，應一律進展緩坡處理，按表D.3要求的坡度磨平。但在反弧及其他具有潛在危險性的洞段，當流速大于30m/s～35m/s時，除對不平整體進展磨平外，還應同時采用其他防蝕措施。表D.3不平整體磨平規格表水流空化系數σ垂直水流磨平坡度1/301/501/100平行水流磨平坡度1/101/301/50確定不平整度的控制標準時，應充分考慮其他方面的條件，如體形、構造材料和可能連續工作歷時等，防止生搬硬套。D.3摻氣減蝕當隧洞通過的流速大于30m/s～35m/s時，沿水流邊壁加設摻氣設施，以向水流中摻氣而到達減蝕目的。工程實踐證明加設摻氣設施是有效、經濟、可靠的方法。為此，在選擇摻氣設施布置時，應滿足以下要求：D.3.1能提供足夠的空氣，以到達必須的摻氣濃度〔在它覆蓋的保護范圍內，一般最小不應低于4％～5％〕和良好氣泡分布狀態。D.3.2對水流狀態無明顯的不利影響。D.3.3附近的水層底面或空腔內不出現破壞性負壓。D.3.4設施本身有足夠的強度和工作可靠性。目前常用的摻氣設施有槽式、挑坎式和跌坎式〔又稱突擴式〕三種布置型式。這些布置型式，都在設施后的水層底部形成一定長度的空腔，利用空腔中的低壓，通過連接的通氣孔，將外界空氣自動吸入，并與水流摻混后隨之下移。詳見摻氣設施布置圖D.1。圖D.1摻氣設施布置圖在明流泄水隧洞中，如無特殊需要，最好防止在側墻上設置通氣槽、挑坎或跌坎。摻氣設施應包括與外界連接送氣的通氣孔。通氣孔工作時，孔內最大風速最好不超過40m/s～60m/s。一般摻氣設施能覆蓋的保護范圍的長度在反弧段為50m～100m，在平直段為100m～150m，必要時可在沿程設置多道摻氣設施。摻氣設施應放在預計容易發生空蝕的地方，如流速高、壁面壓力變化無常和水流空化系數低的部位。有關摻氣設施的具體型式、尺寸和安放位置，可參照大比例尺局部模型試驗結果確定。D.4抗蝕耐磨材料抗空蝕和耐磨損對材料的共同要求是：材料應具有應變能力高、外表光滑、吸能性好、抗沖擊能力大、抗拉強度高、抗疲勞的耐久性長、抗裂性強等。但就耐磨損而言，硬度高就非常重要。工程中已采用過的主要抗蝕耐磨材料有高標號混凝土、鋼纖維混凝土、浸漬混凝土、環氧砂漿、鋼板等，簡介于下。1高標號混凝土在一般情況下，混凝土的抗蝕能力隨其標號的提高而增加。但大于C30時，其抗蝕能力的提高已趨于平緩。因此，在通過的流速小于20m/s的水工隧洞，以采用C25～C30的混凝土為宜。當有專門防蝕要求時，應考慮選用高標號混凝土。試驗說明，采用高標號水泥，提高混凝土中水泥結石的強度和采用高強優質砂，能改善混凝土的抗蝕性能。但由于水泥標號的提高，溫度對混凝土的影響應予以注意，一般采用C40以上的混凝土，必須摻加一定數量的鋼纖維，否則襯砌易于產生裂縫。采用碎石較卵石好。粗骨料粒徑一般不宜大于～。水灰比不宜大于0.4，混凝土的坍落度不宜超過7。亦可在高標號混凝土內摻加一定數量的抗磨材料，如硅粉、鐵鋼砂等以增強其抗蝕性能。2鋼纖維混凝土鋼纖維混凝土是在普通混凝土拌和時參加一定數量的短鋼絲而成。工藝程序與普通混凝土一樣。由于摻入了鋼絲纖維，大大改善并提高了混凝土的韌性和抗沖擊性能。其耐磨能力，可超過同標號普通混凝土的一倍以上。3浸漬混凝土這是以普通混凝土或鋼纖維混凝土外表注入單分子化合物后聚合而成。浸漬后的混凝土改變了原混凝土的性質，大大提高了它的抗蝕耐磨和抗沖擊能力。但由于浸漬聚合工藝過程較為復雜，將給施工增加一定困難。4環氧砂漿環氧砂漿是由環氧樹脂與砂按一定要求拌和而成。它具有較高的強度指標，均質性好，外表粗糙度小等特點，韌性和抗沖擊性能亦高。這種材料與上述材料相比，環氧砂漿的抗蝕耐磨性能最好。主要缺點是造價高、有毒性、而且與混凝土面的連接工藝比擬復雜。因此，這種材料目前還沒有得到廣泛的使用。5鋼板鋼板具有成型容易、修補方便的優點，其抗蝕能力較普通混凝土高。但鋼板的耐磨性能較差，因此，在體形變化復雜，估計容易引起空蝕的地方，均可采用鋼板鑲護。必要時可使用不銹鋼，因它具有更高的抗蝕能力。典型的鋼板破壞形態有兩種：一種是磨損穿孔；另一種是開裂撕卷，二者又互為聯系。因此，使用時必須確保焊縫質量，與混凝土連接的質量，以及鋼板起始終止處與混凝土面的拼接質量。附錄E〔標準性附錄〕水工隧洞構造平安級別水工隧洞的構造平安級別，對應于水工建筑物的級別按表E.1確定。表E.1水工隧洞構造平安級別表水工建筑物級別水工隧洞構造平安級別1Ⅰ2、3Ⅱ4、5Ⅲ對特別重要的水工隧洞，其構造平安級別應經專門論證確定。附錄F〔資料性附錄〕錨噴支護類型及其參數錨噴支護類型及其參數按表F.1選取。表F.1錨噴支護類型及其參數表圍巖類別洞室開挖直徑或跨度mD＜55＜D＜1010＜D＜1515＜D＜2020＜D＜2525＜D＜30Ⅰ不支護不支護或50mm噴射混凝土〔1〕50mm～80mm噴射混凝土〔2〕100mm～120mm噴射混凝土，布置長～、間距～錨桿。必要時設置鋼筋網120mm～150mm鋼筋網噴射混凝土，布置長150mm鋼筋網噴射混凝土，相間布置長錨桿和長張拉錨桿、間距～Ⅱ不支護或50mm噴射混凝土〔1〕80mm～100mm噴射混凝土〔2〕50mm噴射混凝土，布置長〔2〕80mm～100mm噴射混凝土，布置長～、間距

Ⅲ

表F.1〔續〕圍巖類別洞室開挖直徑或跨度mD＜55＜D＜1010＜D＜1515＜D＜2020＜D＜2525＜D＜30Ⅳ80～100mm鋼筋網噴射混凝土，布置長1.5～、間距1.0～錨桿

Ⅴ

注1：Ⅳ、Ⅴ類圍巖為輔助工程措施，即施工平安支護。注2：本表不適用于埋深小于2倍跨度〔直徑〕的地下洞室和特殊土、喀斯特洞穴發育地質的地下洞室。注3：二次支護可以是錨噴支護或現澆鋼筋混凝土支護。附錄G〔標準性附錄〕圓形有壓隧洞襯砌計算G.1作用〔荷載〕及其分項系數表G.1作用〔荷載〕及其分項系數表序號作