,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,水工建筑物,第,7,章,水工建筑物,第,7,章 水工隧洞与坝下涵管,定义：,在蓄水枢纽中，为了灌溉、发电、城镇供水、泄洪、排沙、放空水库以及施工导流等目的而穿山凿石、修建在岩层之中或埋设在土石坝坝体下面的取水及泄水建筑物。,第7章 水工隧洞与坝下涵管,小资料：,我国水工隧洞发展概况,截止,20,世纪末，我国已建成水工隧洞的总长超过,500km,，其中,5km,以上的有,41,条。较典型的有四川太平驿水电站的有压引水隧洞，长,10.6km,，直径,9m,（开挖直径,10m,），于,90,年代初兴建。此外还有贵州南盘江上兴建的天生桥二级水电站的三条引水洞，总长,30km,，直径,8.7,9.8m,（开挖直径,10.8m,），并在国内首次使用全断面掘进机开挖（美国引进）。,小资料：我国水工隧洞发展概况,进入,21,世纪以来，我国的水工隧洞有了更快的发展，在建最长的水工隧洞为引黄入晋工程的南干线,7,号洞，洞长,42.9km,。在南水北调工程中尚有待建的长,73km,的隧洞（西线一期）。以上两工程的隧洞总长将超过,400km,。,我国已建断面积最大的水工隧洞为龙滩右岸导流洞，其最大开挖断面面积达,596,平方米,（,24.8826.15),，号称亚洲第一。,进入21世纪以来，我国的水工隧洞有了更快的发展,水工建筑物第七章：水工隧洞的类型特点、布置构造、总体布置及坝下涵管课件,水工建筑物第七章：水工隧洞的类型特点、布置构造、总体布置及坝下涵管课件,三峡地下厂房引水洞,隔河岩水电站,导流洞,三峡地下厂房引水洞隔河岩水电站,7.1,水工隧洞的类型和工作特点,7.1.1,水工隧洞的类型,引水洞,引水发电,泄洪洞,宣泄洪水,导流洞,施工期导流,输水洞,输送生活、生产用水,其他：排砂洞等,按工作时水力条件分：,有压隧洞、无压隧洞,7.1水工隧洞的类型和工作特点,在水工隧洞设计时，为节省工程投资，可采用“临时变永久”或“二洞合一”等型式。,临时改永久布置,在水工隧洞设计时，为节省工程投资，可采用“临时变,二洞合一布置,二洞合一布置,7.1.2,水工隧洞的特点,（,1,）水流特点：高速水流的隧洞，设计时如考虑不周，极易产生空蚀破坏。,（,2,）结构特点：隧洞开挖改变了围岩的应力平衡状态，常需设置临时支护和永久衬砌。,（,3,）施工特点：开挖、衬砌的工作面小，洞线长、工序多、干扰大，工期长。,7.1.2 水工隧洞的特点,7.2,水工隧洞的选线与总体布置,7.2.1,隧洞选线,一般原则：,（,1,）尽量避开地质条件不良地段。,（,2,）力求洞线短、水流平顺。,（,3,）进出口位置合适。,（,4,）洞顶以上和傍山隧洞岸边一侧的岩体应有足够的围岩厚度，以保证围岩稳定。,（,5,）应兼顾施工方便。,7.2 水工隧洞的选线与总体布置,7.2.2,水工隧洞的布置,一、总体布置,（,1,）拟定进口的位置、高程；,（,2,）确定闸门在隧洞中的布置；,（,3,）确定洞身的纵向底坡和横断面的形状及尺寸；,（,4,）确定出口位置和底板高程，选用合理的消能方式。,7.2.2 水工隧洞的布置,二、闸门在隧洞中的位置,工作闸门,应能在动水中启闭，可设在进口、出口或任一适宜位置。,检修闸门,应能在动水中关闭，静水中开启，设在隧洞进口。,事故闸门,同检修闸门。,无压隧洞一般将闸门设置在隧洞进口处，进水口分为表孔溢流式、和深孔式。,二、闸门在隧洞中的位置,（,1,）表孔溢流式多属于龙抬头的布置形式,（,2,）深孔式进水口也可采用无压泄水隧洞,（1）表孔溢流式多属于龙抬头的布置形式（2）深孔式进水口也可,有压隧洞一般将工作闸门设置在出口处，有些隧洞将工作闸门布置在洞内，工作闸门前为有压洞段，工作闸门后为无压洞段。,有压隧洞一般将工作闸门设置在出口处，有些隧洞将工,7.3,水工隧洞各组成部分的形式及构造,7.3.1,进水口的形式及构造,一、进水口高程的确定,主要根据其担负的任务确定，发电有压隧洞的进水口，应保证在上游最低运行水位以下有足够的淹没深度，以免产生贯通式旋涡，引起振动，降低水轮机出力。,淹没深度经验公式：,S,的最小值不,得小于,1m,。,7.3 水工隧洞各组成部分的形式及构造S的最小值不,二、深孔式进水口建筑物的形式,1.,竖井式进水口,适于岩体完整、稳定、坚固的岸坡。,二、深孔式进水口建筑物的形式,2.,塔式进水口,适于岸坡较缓或地质情况较差的岸坡。塔的型式有封闭式和框架式。,塔独立于岸坡用钢筋混凝土建造；通过工作桥与岸边或坝顶相联系。,2.塔式进水口 塔独立于岸坡用钢筋混凝土,3.,岸塔式及斜坡式进水口,岸塔式就是将控制塔斜靠在洞口岩坡上；易满足稳定要求，对岸坡也起一定的支撑作用。,3.岸塔式及斜坡式进水口 岸塔式就是将控制塔斜靠在洞,7.3.2,洞身断面型式及构造,一、洞身断面形式和尺寸,1.,无压隧洞的断面型式和尺寸,圆拱直墙形适用于地质条件较好、垂直山岩压力较小而无侧向山岩压力的情况。,当地质条件较差、侧向山岩压力较大时，宜采用马蹄形或蛋形断面。,7.3.2 洞身断面型式及构造 圆拱直墙形适用于地质条,当地质条件差或地下水压力很大时，也可采用圆形断面。,无压隧洞的断面尺寸应根据水力条件（低速水流或高速水流）确定。考虑施工要求的最小断面尺寸：高度,1.8m,，宽度,1.5m,；圆形断面内径,1.8m,。,2.,有压隧洞的断面型式和尺寸,断面型式多为圆形，当围岩坚硬且内水压力不大时，也可采用更便于施工的非圆形断面。断面尺寸应根据水力计算确定。,当地质条件差或地下水压力很大时，也可采用圆形断面,二、隧洞衬砌,1.,衬砌的作用,承受荷载、保护围岩、减小隧洞表面糙率，防止渗漏等。,二、隧洞衬砌,英法海底隧道,拱楔块衬砌,总共用了,72,万块,英法海底隧道总共用了72万块,2.,衬砌的类型,（,1,）平整衬砌,当围岩坚固、内水压力不大时，用混凝土、喷浆、砌石等做成平整的护面。,（,2,）混凝土、钢筋混凝土衬砌,当承受较大的荷载或围岩条件教差时，采用钢筋混凝土衬砌。,（,3,）预应力衬砌,对混凝土或钢筋混凝土衬砌施加预压应力，以抵消水压力产生的拉应力。,2.衬砌的类型,（,4,）喷锚支护,指利用锚杆和喷混凝土进行围岩加固的总称。锚杆支护的作用：,(a),悬吊作用；,(b),组合作用；,(c),固结作用,（4）喷锚支护(a)悬吊作用；(b)组合作用；,隧洞喷锚支护,隧洞喷锚支护,喷混凝土衬砌的主要作用：使围岩结成整体，缓和应力集中，保护岩体表面。一般分层施工，必要时加设钢筋网。,新奥法基本原理：,支护要适时；,支护刚度要适中；,支护应与围岩紧贴。,喷混凝土衬砌的主要作用：使围岩结成整体，缓和应力,隧洞钢支撑施工,隧洞钢支撑施工,三、衬砌的构造,1.,衬砌的分缝和止水,变形缝是为防止不均匀沉陷而设置。,其位置应设于荷载大小、断面尺寸和地质条件发生变化之处。,三、衬砌的构造 其位置应设于荷载大小、断面尺寸和地质,施工缝有纵向与横向两种。横向施工缝间距一般为,612m,；纵向施工缝的位置及数目则应根据结构型式及施工条件确定。,施工缝有纵向与横向两种。横向施工缝间距一般为6,2.,灌浆、防渗与排水,回填灌浆：,充填衬砌与围岩之间的缝隙。,固结灌浆：,提高围岩的强度和整体性。,衬砌施工时，在顶拱及边拱部分预留灌浆管，待衬砌完成后进行灌浆。,无压隧洞可在洞内水面高程以上设置排水孔实现排水；有压隧洞一般不设排水。,2.灌浆、防渗与排水 衬砌施工时，在顶拱及,7.3.3,出口段构造,有压隧洞的出口常设工作闸门和启闭机室，闸门后设有消能设施。,为不使洞身出现负压，其出口断面应逐渐收缩，收缩比一般为,0.8,0.9,。,7.3.3 出口段构造 为不使洞身出现,泄水隧洞常在出口外设置扩散段，使单宽流量减小；常用的消能方式有挑流消能和底流消能。底流式消能具有工作可靠，对下游水面波动影响范围小的优点。,泄水隧洞常在出口外设置扩散段，使单宽流量减小；常,7.4,坝下涵管,当土石坝枢纽两岸地质条件或其他原因不宜开挖隧洞时,可采用坝下设涵管的方法满足泄、放水要求。,优点：,结构简单、施工方便、造价较低。,缺点：,如设计施工不良或运用管理不当，极易影响土石坝的安全。,一般在软基上不得采用；对于高坝和多地震区的坝，在岩基上也应尽量避免采用坝下涵管。,7.4 坝下涵管,7.5.1,涵管的类型和位置选择,1.,坝下涵管的类型,按过流形态分：,无压涵管、有压涵管、半有压涵管。,按断面型式分：,圆形、圆拱直墙形、箱形。,7.5.1涵管的类型和位置选择 按过流形态分：无压,2.,涵管的位置选择,（,1,）地质条件,应尽可能将涵管设在岩基上。,（,2,）地形条件,涵管应选在与进口高程相适应的位置。,（,3,）运用要求,引水灌溉的涵管，应布置与灌区同岸。,（,4,）管线宜直,涵管的轴线应为直线并与坝轴线垂直。,2.涵管的位置选择,7.5.2,涵管的布置与构造,1.,涵管的进口型式,（,1,）分级斜卧管式 （,2,）斜拉闸门式,7.5.2 涵管的布置与构造,（,3,）塔式和井式进水口,（3）塔式和井式进水口,2.,管身布置与构造,（,1,）管座,是防止管身断裂的主要结构措施之一。,（,2,）伸缩缝,一般将伸缩缝与沉陷缝统一考虑。,（,3,）截渗环 每隔,20,30m,设置一道。,3.,涵管出口布置,2.管身布置与构造（3）截渗环 每隔2030m设,谢 谢,结 束！,谢 谢 结 束！,