水工隧洞设计规范（试行）

SD134—84

中华人民共和国水利电力部

关于试行《水工隧洞设计规范》

SD134—84的通知

(84)水电水规字第141号

    根据国家计委关于修订设计规范的要求，我部委托水利电力部成都勘测设计院会同有关设计、科研和高等院校等9个单位修编了《水工隧洞设计规范》SD134—84，经审定现批准该规范颁布试行。于此同时停止使用1966年颁发的《水工隧洞设计暂行规范》。各单位在试行过程中，如有意见，请告水利电力部成都勘测设计院和水利电力部水利水电规划设计院。

1985年3月12日

说    明

    水利电力部规划设计管理局(79)水电规水字第7号文下达成都勘测设计院主持对水利电力部1966年颁发的《水工隧洞设计暂行规范》进行修订工作。根据国家建委(80)建发设字第8号文颁发的“工程建设标准规范的管理办法”的有关规定精神，以1966年暂行规范为基础，结合我国近年水工隧洞建设经验，搜集并借鉴国外先进技术。在广泛调查研究、专题总结的基础上，先后提出了规范讨论稿、初稿以及送审稿，召开了多次讨论会，最后由水利水电规划设计院审定，报水利电力部批准，现颁发试行。

    参加本规范编写的单位及各单位的主要人员为：

    主编单位：水电部成都勘测设计院——段乐斋、黄孟良、刘俊芳

    参加编制单位：水电部西北勘测设计院——杨欣先

                 水电部东北勘测设计院——赵长海

                 水电部贵阳勘测设计院——郑  治

                 水电部天津勘测设计院——夏广逊

                 陕西省水电勘测设计院——马耀堂

                 水 利 水电科学研究院——张有天

                 清 华 大 学 水 利 系——张受天

                 陕 西 机械学院水利系——戴振霖

    在本规范的编修过程中，得到了许多单位和专家的大力支持和帮助，提供了许多宝贵的资料、意见和具体建议，特致以谢意。

第一章  总则

    第1.0.1条  水工隧洞包括发电引水隧洞、尾水隧洞、灌溉和供水隧洞、泄洪隧洞、排沙隧洞、排水隧洞、施工导流隧洞等。

    第1.0.2条  水工隧洞的级别标准，按现行《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》(山区、丘陵区部分)的有关规定执行。

    本规范适用于岩体中1、2、3级水工隧洞(包括斜井)的各个设计阶段。4、5级水工隧洞可参照使用。

    第1.0.3条  水工隧洞的设计级别，经过论证可予提高或降低：

    一、地质条件特别复杂、水头和流速特别高，以及失事后将会造成严重损失的隧洞，可提高一级(最高不高于1级隧洞)。

    二、低水头低流速，失事后不致造成严重损失的隧洞，可降低一级。

    第1.0.4条  水工隧洞的设计，应做到因地制宜，技术先进，经济合理，安全可靠，确保质量。

    第1.0.5条  国内的先进设计经验，应积极推广使用，并不断总结提高。对国外先进技术，凡适用且有经济效益的，也应积极采用。

    第1.0.6条  凡本规范中未包括的问题，或由于新技术的发展使某些条文不尽适宜时，设计单位得通过试验论证，提出补充意见，报设计审批单位批准执行，并抄报本规范审批单位。

    根据水工隧洞的工作特性，凡另有专门的设计规范时，尚应符合该专门规范(如灌溉、供水、进水口等)的有关规定。

第二章  基本资料

    第2.0.1条  水工隧洞设计所需的基本资料有：水文、气象、地形、工程地质、水文地质、地震烈度、枢纽布置与建筑物运用要求、施工条件和建筑材料等。

    基本资料应由有关专业根据各个设计阶段的深度要求提供，设计人员应进行分析研究，合理选用。必要时，与有关专业协商确定。

    第2.0.2条  隧洞沿线的地质勘察工作，应根据地质条件的复杂程度，建筑物的级别和不同的设计阶段，按照有关规范执行。

    对1、2级的水工隧洞，应根据各设计阶段的要求在现场选择有代表性的地段，进行有关的试验工作(如岩体的物理力学性能等)。

    第2.0.3条  地质资料是隧洞设计的重要依据，也是施工、运行安全的重要资料。在开工前，设计人员应掌握隧洞地区的基本地质情况：

    一、沿线的岩层性质和地质构造；

    二、沿线的水文地质情况；

    三、进、出口及洞脸边坡的稳定性；

    四、有无影响建筑物或施工安全的其他重要地质现象，如岩溶、滑坡体、有害气体等；

    五、在高地应力地区尚应了解地应力及岩爆情况。

    第2.0.4条  在开工后，设计人员应及时掌握隧洞各段的实际地质情况。水工隧洞施工阶段的地质工作，应按有关规范的要求执行。应及时观测、校正和补充地质资料，以便核对和修改设计，并为施工安全进行地质预报。对地质情况特别复杂的地段，可视需要在施工中用导洞、超前钻等手段，探明情况，修改设计。

    第2.0.5条  在设计阶段初期，可根据地质资料，参照附录一围岩分类表，对围岩的稳定性作出评价，提供设计所需参数。随着勘测阶段的升级，地质勘探工作的加深，对围岩分类应及时补充和修正。

第三章  隧洞布置

第一节  洞线选择

    第3.1.1条  正确地选择洞线，关系到围岩的整体稳定、工程造价、施工工期和运行安全等问题，是水工隧洞设计的关键。

    水工隧洞的线路，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、枢纽总布置以及对周围环境的影响等各种因素，通过可能方案的技术经济比较选定。

    第3.1.2条  在满足水力枢纽总布置要求的条件下，洞线宜选在沿线地质构造简单、岩体完整稳定、岩石坚硬、上覆岩层厚度大、水文地质条件有利及施工方便的地区。

    第3.1.3条  洞线与岩层、构造断裂面及主要软弱带应尽量具有较大的夹角。在整体块状结构的岩体中，其夹角一般不宜小于30°。在层状岩体中，特别是层间结合疏松的高倾角薄岩层，其夹角一般不宜小于45°。

    高地应力地区的隧洞，从围岩稳定考虑，宜使洞线与最大水平地应力方向一致或尽量减小其夹角。

    第3.1.4条  洞顶以上和傍山隧洞岸边一侧岩体的最小覆盖厚度，应根据地质条件、隧洞断面形状及尺寸、施工成洞条件、内水压力、衬砌型式、围岩渗透特性、结构计算成果等因素，综合分析决定。

    一、有压隧洞的进、出口，无压隧洞及其进、出口部位，在采取了合理的施工程序和工程措施，可保证施工期及运行期的安全者，对最小覆盖厚度不做具体规定。

    二、有压隧洞洞身部位的最小覆盖厚度一般按洞内静水压力小于洞顶以上围岩重量的要求确定。

    第3.1.5条  相邻两隧洞间岩体的厚度，应根据布置需要、围岩的受压和应力、变形情况、隧洞横断面尺寸、施工方法和运行条件(一洞有水、邻洞无水)等因素，综合分析决定。一般不宜小于二倍的洞径(或洞宽)。岩体较好时，可适当减小，但不应小于一倍洞径(或洞宽)。

    第3.1.6条  洞线穿过坝基、坝肩或其他建筑物地基时，建筑物与隧洞间应有足够的岩体厚度，以满足结构和防渗上的要求。

    第3.1.7条  洞线遇有沟谷时，应根据地形、地质、水文及施工条件，进行绕沟或跨沟方案的技术经济比较。当采用跨沟方案时，应合理选择跨沟位置，对跨沟建筑物地基、隧洞的连接部位及其洞脸山坡，应加强工程措施。

    第3.1.  洞线在平面上应尽可能布置为直线。如由于布置或其它原因采用曲线时，则：

    对于低流速无压隧洞的弯曲半径，不宜小于5倍的洞径(或洞宽)，转角不宜大于60°。低流速有压隧洞可适当降低要求。

    对于高流速无压隧洞，在平面上应尽量避免设置曲线段。高流速有压隧洞，其弯曲半径和转角，宜通过试验决定。

    在弯道的首尾应设置直线段，其长度不宜小于5倍洞径(或洞宽)。

    第3.1.9条  洞身段如必须设置竖曲线时，则对于高流速隧洞的竖曲线，其型式和半径，宜通过试验决定。低流速无压隧洞的竖曲线半径一般不宜小于5倍的洞径(或洞宽)，低流速有压隧洞可适当降低要求。在布置竖曲线时，应考虑采用的施工方法。

    第3.1.10条  洞身段的纵坡，应根据运用要求、上下游衔接、沿线建筑物底部高程、以及施工和检修条件等，通过技术经济比较选定。沿程纵坡不宜变化过多，一般不宜设置平坡，避免设置反坡。

    第3.1.11条  有压隧洞全线洞顶处的最小压力在最不利的运行条件下不宜小于2m(必须在明满流过渡条件下运行的导流隧洞不受此)。

    第3.1.12条  选择较长隧洞洞线时，应考虑设置施工支洞的问题。支洞的数目及长度，应根据沿线地形、地质条件、施工方法、对外交通情况，并有利于均衡各段隧洞的工程量及工期的要求等，分析决定。

第二节  进、出口布置

    第3.2.1条  进、出口布置，应根据枢纽总体布置、地形、地质条件，使水流顺畅，进流均匀，出流平稳，有利于防淤、防沙、防冰、防木、防冲及防污等，并满足过水流量及设置闸门等要求。

    第3.2.2条  进、出口应选在地质构造简单、风化覆盖层较浅的地区，应尽量避开不良地质构造和山崩、危崖、滑坡等地区。

    第3.2.3条  对于进、出口洞脸，应尽量避免高边坡的开挖。若无法避免时，应仔细分析开挖后的稳定性，并注意加固措施。

    第3.2.4条  进口建筑物，按进流方式分为开敞式和深水式两种。深水式进口按其后接洞内流态可分为深式长管进口(后接有压隧洞)和深式短管进口(后接无压隧洞)两类。

    一、开敞式进口的布置，必须圆滑平顺，避免在进口前产生漩涡和回流。

    常用的结构型式为平面上呈弧形、迎水面直立的弧形直立墙式和自上游起由斜卧渐变为直立的扭曲墙式。前者适用于软弱地基，后者适用于较好的岩石地基。

    直立墙式的弧线曲率半径不宜过小。扭曲墙式的顺水向长度不应小于闸前最大水深的两倍。

    二、对于深式长管进口，宜采用顶部和两侧三向收缩具有椭圆曲线的型式。孔口高宽比一般取1.5左右，侧墙椭圆曲线的短半轴应大于五分之一的孔口宽度。

    三、对于深式短管进口，工作闸门与检修闸门都设在进口建筑物内。工作闸门前压力段的长度一般小于3～4倍的孔口高。检修闸门前入口段的长度宜控制在0.8～1.0倍工作闸门孔口高以内。工作闸门前压力段一般要始终保持收缩型，段内压力分布要尽量达到沿程平顺递减，不允许出现负压，且要满足过水能力的要求。

    第3.2.5条  对于有压泄水隧洞的出口体形设计，应注意以下几点：

    一、如隧洞沿程体形无急剧的变化，出口段的断面积宜收缩为洞身断面的85%～90%。若沿程体形变化多，洞内水流条件差，收缩率宜采用80%～85%。对重要的隧洞工程宜进行水工模型试验验证。

    二、出口渐变段的体形，应根据水流条件、工作闸门型式和布置以及启闭方式决定。

    三、出口洞段的底坡宜平缓。如需侧向扩散宜平顺。注意与下游水流良好衔接，避免使主流突然跌落。

    第3.2.6条  对有压隧洞排水补气、充水排气和无压隧洞水面线以上的通气及其他需要通气的地段，应估算必需的通气面积，并应留有余地，以策安全。通气面积计算方法，详见闸门设计规范。

第三节  多用途隧洞

    第3.3.1条  选择隧洞布置方案时，应根据隧洞的应用条件研究临时与永久相结合及一洞多用的合理性。

    第3.3.2条  对于临时与永久相结合的隧洞，对洞线、纵坡、衬砌形式、进、出口高程及其位置等，除应满足临时过水要求外，应充分考虑永久运行中的要求。

    第3.3.3条  中小型水电站泄洪与发电共用一条主洞的布置时，必须保证各自的运用要求和较好的水力条件，即安全宣泄规定的泄洪流量、保证发电隧洞的压力状态及发电时的最小水头，并采取适当的措施，以防机组震动和分岔附近空蚀破坏。

    第3.3.4条  主、支洞的分岔角度宜在30°～60°范围内选取，在满足布置和构造要求的条件下，应尽量采用较小的分岔角度。

    第3.3.5条  当泄洪、发电共用一条主洞时，分岔的型式需根据水头、流量以及分流比来确定，必要时应进行模型试验。分岔后发电洞的长度不宜小于10倍洞径。泄洪隧洞出口断面积，如主洞泄洪，不宜超过85%的泄洪洞身断面积；如支洞泄洪，不宜超过70%的支洞洞身断面积。

第四章  横断面形状及尺寸

第一节  一般原则

    第4.1.1条  水工隧洞按洞内水流状态分为有压隧洞和无压隧洞；按其流速大小分为低流速隧洞和高流速隧洞(流速大于16～20m/s的为高流速)。

    由于高流速带来的掺气、振动、空蚀、磨蚀和冲击波等问题，在体形设计上应予以特别注意。

    第4.1.2条  洞身的横断面形状和尺寸，应根据隧洞的用途、水力条件、工程地质条件、地应力情况、衬砌工作条件、施工方法等因素，通过技术经济分析决定。

    第4.1.3条  对于发电引水隧洞，常采用有压隧洞。当上游水位变化不大、引用流量比较稳定时，也可采用无压隧洞。

    对于发电尾水隧洞，常采用无压隧洞。当下游水位变化很大，为保证明流状态所需断面高度很大时，也可采用有压隧洞。采用有压尾水隧洞时，应注意研究是否需设置尾水调压井的问题。

    第4.1.4条  对高流速的泄水隧洞，在同一段内严禁采用明满流交替的运行方式。

    对低流速的泄水隧洞，正常情况下按明流方式运行者，允许在校核洪水时段出现明满流交替的工作状态。

    对导流隧洞，经论证在设计过流条件下水流流态不致造成洞身破坏时，可采用明满流交替的运行方式。

第二节  横断面形状

    第4.2.1条  有压隧洞宜采用圆形断面。若洞径和内、外水压力不大，也可采用更便于施工的其它断面形状。

    无压隧洞宜采用圆拱直墙式断面，圆拱中心角为90°～180°，当需要加大拱端推力时，也可选用小于90°的中心角。断面的高宽比，应根据水力条件及地质条件选用，一般为1～1.5。洞内水位变化较大时，宜采用大的比值。若地质条件较差时，可选用圆形或马蹄型断面。

    第4.2.2条  断面的高宽比，尚应与地应力条件相适应，若水平地应力大于垂直地应力时，可采用高度较小而宽度较大的断面；若垂直地应力大于水平地应力时，可采用高度较大而宽度较小的断面。

    第4.2.3条  对较长的隧洞，可采用多种断面形状或衬砌型式，但不宜过多过密。不同断面或衬砌型式之间应设置渐变段。渐变段的边界应采用平缓曲线，并要便于施工。有压隧洞渐变段的圆锥角以采用6°～10°为宜，其长度不小于1.5～2.0倍洞径(或洞宽)，两渐变段之间的长度不宜过短。高流速无压隧洞渐变段的体形，应通过试验选定。

第三节  横断面尺寸

    第4.3.1条  发电引水隧洞和尾水隧洞的横断面尺寸，应根据隧洞工程费用和能量损失费用之和为最低的原则分析决定。其计算方法按有关规定执行。

    第4.3.2条  灌溉隧洞的横断面尺寸，应根据隧洞的出口高程和灌溉设计最大流量确定。

    第4.3.3条  泄洪隧洞的横断面尺寸，应考虑隧洞在各种可能运行条件下，都能够保证规定的过水能力，并通过技术经济比较决定。

    第4.3.4条  导流隧洞的横断面尺寸，应根据导流流量要求，结合进口高程、围堰的高低、施工要求等因素，通过技术经济比较决定。

    第4.3.5条  考虑到施工的需要，横断面的最小尺寸：圆形断面的内径不宜小于1.8m，非圆形断面的高度不宜小于1.8m，宽度不宜小于1.5m。

    第4.3.6条  在低流速的无压隧洞中，若通气条件良好，在恒定流条件下，洞内水面线以上的空间不宜小于隧洞断面面积的15%，其高度不应小于40cm。在非恒定流条件下，计算中已考虑了涌波时，上述数值允许适当减小，对较长的隧洞和不衬砌或喷锚衬砌的隧洞，上述数值可适当增加。

    经过论证有通航或过木要求的隧洞。过水断面的尺寸和水面线以上的空间、弯曲半径和转角，应按有关规范决定。

    第4.3.7条  高流速无压隧洞的横断面尺寸宜经过试验确定，顶拱夹角应选较小角度，并应考虑掺气的影响。在掺气水面线以上的空间，一般为横断面面积的15%～25%。当采用圆拱直墙式断面时，水面线不宜超出直墙范围。当水流有冲击波时，应尽量将冲击波波蜂在直墙范围内。

第五章  水力设计

第一节  水力计算原则

    第5.1.1条  水力计算是水工隧洞设计中的重要环节之一，必须予以重视。

    水力计算的内容有：1）过流能力：2)上、下游水流衔接(符合有关规范要求)；3)水头损失；4)压坡线；5)水面线等。此外，还应研究掺气、充水方式及其它水力现象。

    第5.1.2条  水工隧洞的水头损失分沿程损失和局部损失两种，应分别进行计算：

    一、沿程损失计算中选用的糙率系数n值，应根据施工能达到的水平、运用后可能的变化及其经济效益综合分析决定。

    二、局部水头损失计算中采用的系数，一般可参照水力学资料分析决定，必要时可通过试验决定。

    第5.1.3条  水工隧洞的过流能力，应根据水流条件分别按有压隧洞及无压隧洞计算：

    一、有压隧洞：按管流情况计算；

    二、无压隧洞：开敞式进口，按堰流情况计算；深式进口，按管流情况计算。

    第5.1.4条  对于无压隧洞的水面线计算，首先判别水面线的类别，在选定控制断面后，可按分段求和法或其它方法计算。

    第5.1.5条  对高流速、大流量、水流条件复杂的水工隧洞，应进行整体或局部的水工模型试验，验证其水力计算和建筑物布置的合理性。

第二节  高流速的防蚀设计

    第5.2.1条  高流速的水工隧洞，应根据试验选定各部位的体形。所选体形最低压力点(或可疑点)的“初生空化数”应当小于该处的“水流空化数”，否则必须采取相应的措施。空蚀可能性的判别方法见附录二。

    第5.2.2条  对于高流速的水工隧洞，应特别重视下列容易发生空蚀的部位或区域：

    一、有压隧洞的进口、闸门槽、渐变段、分岔处、弯曲段、出口及水流边壁突变的区段。

    二、无压隧洞的陡坡泄流曲线段、反弧段、扩散或收缩段、闸墩、门槽及其出口段等。

    第5.2.3条  对易于发生空蚀的部位或区段，可采用下列防蚀措施：

    一、选择合适的体形；

    二、控制水流边壁表面的局部不平整度，其标准可按附录二决定；

    三、向水流中掺气，以达防蚀目的。掺气设施的型式、尺寸和位置，可通过局部模型试验或对比已建工程的原型观测资料决定；

    四、采用抗蚀材料。常用抗蚀材料见附录二；

    五、选用合理的运行方式。

    第5.2.4条  对多泥沙河流，在泄水建筑物的过水部位，应选用抗磨损能力较强的材料。常用的抗磨材料见附录二。

第六章  混凝土和钢筋混凝土衬砌

第一节  一般原则

    第6.1.1条  混凝土和钢筋混凝土衬砌的作用：

    一、平整围岩表面，减少糙率；

    二、防止渗漏；

    三、防止水流、大气、温度和湿度变化等对围岩的冲刷和破坏作用；

    四、承受围岩压力和其它各种荷载，或加固围岩共同承受内、外水压力和其它荷载等。

    第6.1.2条  遇有下列情况，可采用混凝土衬砌：

    一、围岩稳定性较好(或经支护后，围岩能基本稳定)，但抗渗性能较差；

    二、为了平整围岩表面，满足水力学要求；

    三、能够满足强度、抗裂或限裂的要求。

    第6.1.3条  采用混凝土衬砌不能满足强度、抗裂或限裂要求时，应采用钢筋混凝土衬砌。

    第6.1.4条  混凝土和钢筋混凝土的衬砌厚度(不包括围岩超挖部分)，应根据强度、抗渗和构造要求，并结合施工方法分析决定。

    单筋混凝土衬砌厚度不宜小于25cm；双层钢筋混凝土衬砌厚度不宜小于30cm。

    第6.1.5条  混凝土和钢筋混凝土衬砌，应根据围岩条件、防渗要求、隧洞工作状态和工程的重要性，提出抗裂或限裂的要求。仅为平整围岩表面而设置的衬砌，可不提此要求。

    第6.1.6条  若隧洞衬砌开裂后，内水外渗将危及围岩和相邻建筑物的安全时，应按抗裂设计，否则可按限裂设计。按限裂设计时，最大计算裂缝宽度不应超过0.2～0.3mm。水质有侵蚀性时，最大计算裂缝宽度不宜超过0.15～0.25mm。如衬砌不易满足抗裂、限裂要求时，可采取其它措施。

    第6.1.7条  对混凝土和钢筋混凝土衬砌，应根据需要提出混凝土的强度、抗渗、抗冻、抗磨和抗侵蚀的要求，其强度标号不应低于150号，一般采用28天龄期，经论证可采用后期强度。

    第6.1.  混凝土和钢筋混凝土的性能，应满足现行《水工钢筋混凝土结构设计规范》的有关规定。

第二节  荷载和荷载组合

    第6.2.1条  作用于衬砌上的荷载，按其作用的情况，分为基本荷载和特殊荷载两类。

    一、基本荷载：长期或经常作用在衬砌上的荷载，如围岩、压力、衬砌自重(包括超挖回填混凝土的重量)、设计条件下的内水压力(引水隧洞正常水位及调压井中产生最高涌浪时，洞内的静水压力。泄洪隧洞设计洪水位时，洞内的静水压力)、稳定渗流情况下的地下水压力等。

    二、特殊荷载：出现机遇较少的不经常作用在衬砌上的荷载，如校核水位时的内水压力(包括动水压力)和相应的地下水压力、施工荷载、温度荷载、灌浆压力及地震荷载等。

    第6.2.2条  计算荷载应根据上列两类荷载同时存在的可能性，分别组合为基本组合和特殊组合两类。在衬砌计算中应采用各自最不利的组合情况，并分别采用不同的安全系数，其具体数值，按现行《水工钢筋混凝土设计规范》规定取用。

    对于受内水压力控制的圆形有压隧洞的素混凝土衬砌，混凝土的抗拉安全系数可采用较水工钢筋混凝土设计规范为低的数值，并按下表采用：

混凝土的抗拉安全系数表

    建议在分析上述因素的基础上，根据不同的围岩类别，采用不同的方法，估算围岩松动压力：

    一、对于Ⅰ类围岩，设计衬砌时，可不计围岩的松动压力，但要注意研究围岩的地应力问题。

    二、对于Ⅱ、Ⅲ类围岩，在隧洞开挖前建议按下式估算围岩松动压力：

式中  ——岩石容重，t/m3；

      B——隧洞的开挖宽度，m；

      q——均匀分布的垂直围岩松动压力，t/m2。

    在隧洞开挖后应根据补充的地质资料和实际情况，用块体平衡法或有限元法，分析核算可能作用于初砌上的压力，进行必要的修正。

    三、对于Ⅳ、Ⅴ类围岩，可按松动介质平衡理论估算围岩压力。

    四、当采用喷锚支护或钢支撑加固围岩，使围岩已达稳定时，内衬砌混凝土或钢筋混凝土层可少计或不计围岩压力。

    第6.2.4条  对于不能形成稳定拱的浅埋隧洞，围岩的松动压力应采用等于隧洞拱顶以上覆盖的总重量。

    第6.2.5条  围岩的物理力学指标，应力求符合实际，合理选用。对1级无压隧洞及1、2级有压隧洞的技施设计阶段，应根据现场试验资料和工程类比分析决定。在开挖过程中，如发现所选用的数据与实际情况不符时，应及时修正。

    第6.2.6条  确定地下水压力时，应先根据水文地质条件和工程布置，并考虑工程投入运用后可能引起的地下水位变化等因素，分析确定地下水位线。

    地下水压力实际上是在渗流过程中渗透水作用在围岩和衬砌中的体积力，有条件时可通过渗流分析决定相应的水荷载。

    对一般水文地质条件较简单的隧洞，可采用地下水位线以下的水柱高乘以相应的折减系数的方法，估算作用在衬砌外缘的地下水压力。折减系数可按附录三选用。对于无压隧洞，应考虑设置排水的办法，减少地下水压力。

    对于地质条件、水文地质条件复杂的隧洞，应进行专门的研究。

    第6.2.7条  施工荷载应根据施工、检修过程中的机械作用力等决定。

    第6.2.  温度变化、混凝土干缩和膨胀所产生的应力及灌浆压力等对衬砌的影响，主要宜通过施工措施及构造措施解决。对于高地温地区产生的温度应力，应进行专门的研究。

    第6.2.9条  设计隧洞洞身时可不考虑地震荷载，对隧洞的进、出口部位，考虑地震荷载时，按现行《水工建筑物抗震设计规范》的有关规定执行。

第三节  衬砌计算

    第6.3.1条  隧洞衬砌计算，按各设计阶段的要求，根据衬砌结构特点、荷载作用形式、围岩和施工条件等，可选用结构力学方法、弹性力学方法及有限单元方法进行分析。

    对于Ⅰ类围岩中的隧洞，宜采用有限单元法或弹性力学方法计算。

    对于Ⅳ、Ⅴ类围岩中的隧洞，宜采用结构力学方法计算。

    对于Ⅱ、Ⅲ类围岩中的隧洞，可视围岩的条件和所能取得的基本资料选用合适的计算方法。一般，如围岩稳定性较好、有较强的自承能力、衬砌目的主要用来加固围岩者，或者隧洞跨度较大、围岩很不均匀者，宜采用有限单元法分析，否则宜采用结构力学方法。

    第6.3.2条  对无压隧洞的衬砌，如按结构力学方法计算，可根据具体情况参照附录五、六、七进行计算。

    第6.3.3条  在相对均质和稳定围岩中的圆形有压隧洞，当埋设深度大于三倍开挖直径，衬砌受均匀内水压力时，可将衬砌视作无限弹性介质中的厚壁圆筒进行计算(参照附录四、七)。当隧洞的埋设深度小于三倍开挖直径时，是否和如何考虑围岩抗力，须经论证。

    在其他荷载作用下，应根据衬砌变形情况，考虑围岩抗力的作用，按结构力学方法或有限单元方法计算。

    第6.3.4条  衬砌按结构力学方法计算时，围岩抗力的大小和分布，可根据实测变形数据、工程类比或理式分析决定。

    第6.3.5条  隧洞衬砌承受明显的不对称荷载时，宜根据产生偏压的地质、地形等条件，进行专门研究。

    第6.3.6条  混凝土和钢筋混凝土衬砌的强度计算，按现行《水工钢筋混凝土结构设计规范》的有关规定进行。

第四节  衬砌的分缝

    第6.4.1条  混凝土和钢筋混凝土衬砌，在地质条件明显变化处(如通过较大的断层、软弱破碎带等部位)和井、硐等交会处，或其他可能产生较大相对变位处，应设置变形缝，并采取相应的防渗措施。

    围岩地质条件比较均一的洞身段，只设置施工缝。

    第6.4.2条  沿洞线的浇筑分段长度，应根据浇筑能力和温度收缩等因素分析决定。一般可采用6～12m。底拱和边、顶拱的环向缝不得错开。

    第6.4.3条  对无压隧洞衬砌的环向施工缝，如无防渗要求时，一般分布筋可不穿过缝面，混凝土可不凿毛处理，也不设止水。对有压隧洞和有防渗要求的无压隧洞，衬砌的环向施工缝应根据具体情况，采取必要的接缝处理措施。

    第6.4.4条  对于初砌中的纵向施工缝，必须进行凿毛处理，并应设置在衬砌结构拉应力及剪应力较小的部位。当施工上需要先衬砌顶拱时，对于拱座反缝缝面应进行妥善处理。

    第6.4.5条  钢筋混凝土衬砌和钢板衬护的连接应有一定搭接长度(按水头大小决定，最少不小于1m)，并在钢板衬护上设置阻水环或其它防渗措施。对内水压力较高的有压隧洞，应研究在钢筋混凝土衬砌末端设置阻水帷幕和排水设施的必要性。

第七章  不衬砌与喷锚隧洞

第一节  不衬砌隧洞

    第7.1.1条  位于完整、坚硬、渗透性小的岩体中的隧洞，当洞内水流不致冲刷破坏岩石，并内水外渗不致影响相邻建筑物、围岩和山坡的稳定时，通过技术经济分析，可不作衬砌。对导流隧洞，应优先研究不衬砌的可能性。

    第7.1.2条  不衬砌隧洞的进、出口和有特殊要求的洞段，应采用适当的加固措施。

    第7.1.3条  对不衬砌隧洞的开挖如采用钻爆法施工时，必须采用光面爆破的方法，对光面爆破的质量要求为：

    一、径向超挖值和开挖岩面的起伏差均应小于20cm；

    二、炮孔痕迹应在开挖轮廓面上均匀分布，炮孔痕迹保存率不应少于70%。炮孔痕迹保存率，是残留有孔痕的炮孔个数与周边炮孔总数之比的百分数；

    三、围岩中不得有明显可见的爆震裂隙；

    四、不应有欠挖。

    第7.1.4条  不衬砌隧洞的底部，应用混凝土抹平。

    第7.1.5条  不衬砌的发电引水隧洞，应设置集石坑。其位置、容积、深度和数目，可根据洞段的长度、地质条件、水力条件等，以及清理方便与否研究决定。

    第7.1.6条  对不衬砌隧洞，首先应从地质条件分析围岩的稳定性。重要洞段宜采用有限单元法，并以工程类比法分析判断。

第二节  喷锚衬砌和组合式衬砌

    第7.2.1条  位于较完整、坚硬、但抗风化能力及抗渗性能较差的岩体中，且内水外渗不致恶化的围岩，造成不良后果的隧洞洞段，通过技术经济分析，可采用喷锚衬砌。

    第7.2.2条  对于喷锚衬砌，可根据围岩条件、隧洞工作特点、喷锚衬砌的作用和要求，选用下列类型：

    一、喷混凝土衬砌；

    二、喷混凝土与锚杆组合式衬砌；

    三、喷混凝土、锚杆与钢筋网组合式衬砌；

    四、喷锚与混凝土或钢筋混凝土组合式衬砌。

    第7.2.3条  喷锚衬砌的允许流速，一般不宜大于8m/s。对于导流隧洞经论证可以适当提高。

    喷层与围岩的粘结强度，在Ⅲ类及Ⅲ类以上围岩中不宜小于5kg/cm2。

    第7.2.4条  对于均匀、各向同性围岩中承受内、外水压力作用的圆形隧洞，喷混凝土层中的应力，可按附录八估算。处于复杂地质条件下的非圆形隧洞，可按有限单元法估算。

    第7.2.5条  喷混凝土衬砌厚度，一般不应小于5cm，最大不宜超过20cm。

    第7.2.6条  喷混凝土的力学指标应符合下列要求：

    一、抗压强度不宜低于200kg/cm2；

    二、抗拉强度不宜低于15kg/cm2；

    三、抗渗标号不宜低于8kg/cm2。

    第7.2.7条  对于稳定性较差的围岩，宜采用喷混凝土与锚杆组合式衬砌加固。

    遇有局部不稳定岩块，可采用悬吊式的砂浆锚杆加固，锚杆应垂直岩面布置，锚入稳定围岩的长度，一般为40～50倍锚杆直径，锚杆直径可根据附录八估算决定，但不宜小于16mm。

    对于整体稳定性较差的围岩，宜采用系统锚杆，系统锚杆和喷混凝土的设计可参照附录八进行。锚杆直径不宜小于16mm，长度一般为2～4m，并应遵守下列规定：

    一、应尽量垂直于主结构面布置，当主结构面不明显时，可与洞周边轮廓线垂直；

    二、在围岩表面上的位置，宜呈梅花形排列；

    三、锚杆间距一般不宜大于其长度的二分之一，对不良围岩，应不大于1.25m。

    第7.2.  对于构造、裂隙发育的围岩，宜采用喷混凝土、锚杆与钢筋网组合式衬砌。对钢筋网的布置应符合下列规定：

    一、钢筋网纵向钢筋直径一般为6～10mm，环向钢筋直径一般为6～12mm；

    二、网格间距为200～300mm；

    三、钢筋网的喷混凝土保护层厚度不应小于50mm；

    四、钢筋网与锚杆的连接宜用焊接法固定；

    五、钢筋网的交叉点应绑扎牢固(建议隔点相焊，隔点相绑)。

    第7.2.9条  喷锚衬砌隧洞，其开挖方法及质量要求同第7.1.3条。喷混凝土后，洞壁相邻表面的起伏差，应控制在15cm以内。

    第7.2.10条  在不良围岩中的洞段，可采用喷锚与混凝土或钢筋混凝土组合式衬砌，对组合式衬砌的设计，应遵守下列原则：

    一、喷锚衬砌，可按附录八估算并结合工程类比决定设计参数；

    二、喷锚衬砌，如与临时支护结合时，宜紧跟开挖面进行，并应进行施工期的安全监测。必要时，根据监测结果，修改设计参数；

    三、内衬混凝土或钢筋混凝土衬砌设计，按第六章规定进行，计算中可不计或少计围岩松动压力。

    第7.2.11条  应认真做好喷混凝土与底拱混凝土衬砌的接缝处理。

    第7.2.12条  喷锚隧洞的进、出口部位，闸室前后，应采用混凝土或钢筋混凝土衬砌，其长度根据具体条件决定，一般不应小于2～3倍洞径(或洞宽)。

第八章  灌浆、防渗和排水

第一节  灌浆

    第8.1.1条  混凝土、钢筋混凝土衬砌的顶部，必须进行圆填灌浆。

    第8.1.2条  回填灌浆的范围、孔距、排距、灌浆压力及浆液浓度等，应根据衬砌结构的型式、隧洞的工作条件及施工方法等分析决定。

    回填灌浆的范围，一般在顶拱中心角90°～120°以内，孔距和排距一般为2～6m，灌浆压力一般为2～3kg/cm3，灌浆孔应深入围岩5cm以上。

    第8.1.3条  回填灌浆形成的水泥结石，应满足设计要求。

    第8.1.4条  对于是否需要进行围岩的固结灌浆，应通过技术经济比较决定。固结灌浆的参数，可通过工程类比或现场试验决定。一般排距为2～4m，每排不宜少于6孔，作对称布置。深入围岩的孔深约为1倍隧洞半径。灌浆压力为1.5～2.0倍的内水压力。

    第8.1.5条  灌浆材料，应根据围岩工程地质、水文地质和隧洞的工作条件等选定。当地下水具有侵蚀性时，应采用抗侵蚀作用的水泥。

第二节  防渗和排水

    第8.2.1条  隧洞的防渗和排水设计，应根据隧洞沿线围岩的工程地质、水文地质、设计条件，针对具体情况，综合分析选用堵(如衬砌、灌浆)、截(如设置防渗帷幕)、排(如排水孔和排水廊道)等措施，以改善衬砌结构和围岩的工作条件。

    第8.2.2条  在无压隧洞中，可设置排水孔。排水孔的间距、排距、孔深等，根据水文地质条件分析决定。一般间距，排距各为2～4m，孔深约深入岩层2～4m。

    第8.2.3条  对于外水压力控制衬砌设计的有压隧洞，宜研究设置排水措施，以减低外水压力强度，但应注意避免内水外渗。

    第8.2.4条  对于不衬砌和喷锚衬砌隧洞，在：1）有压隧洞的出口部位；2）Ⅳ、Ⅴ类围岩的洞段，洞顶以上围岩覆盖厚度小于1倍内水压力水头处；3)傍山岸边一侧围岩厚度小于1.5倍内水压力水头处，应采取必要的防渗措施，并应注意围岩及山坡的失稳问题。

第九章  观测、运行和维修

第一节  观测

    第9.1.1条  要重视观测设计与施工，及时进行观测和资料整理。观测设计说明书应交运行单位立卷归档，并持续进行观测和资料整理。

    第9.1.2条  凡符合下列情况之一的水工隧洞，在有代表性的洞段应设置原型观测：

    一、1级水工隧洞；

    二、特大直径、特大压力或特大流速(流速达V=30～35m/s)的水工隧洞；

    三、通过不良地质的洞段；

    四、采用新技术的洞段。

    第9.1.3条  隧洞的观测项目有洞内观测和洞外观测两类：

    一、洞内观测主要是观测洞内流态和建筑物及围岩的工作状态，包括水力学和结构力学的观测，如流量、流速、水面线、沿程和局部水头损失、掺气量、围岩变形情况、围岩压力、外水压力、温度变化、衬砌结构的应力和应变等。

    二、洞外观测主要是观测洞外的工作状态，包括进、出口建筑物、地表及山坡的变化情况，如沉陷、位移、震动、地下水位的变化及渗漏情况等。

    第9.1.4条  观测仪器的布置应结合水力学条件、工程地质特征及设计的目的等选定。埋设的部位应便于检修，并尽量减少施工安装的困难。观测仪器和电缆的埋设应采取必要的保护措施，避免遭受损坏，影响观测效果。

第二节  运行和维修

    第9.2.1条  为了充分发挥工程效益和保证工程安全，设计单位应根据工程运用要求，结合自然条件、建筑物设计条件和试验研究资料等，提出水工隧洞的运行要求(如运行水位、泄放流量和闸门控制设备的启闭方式等)。

    第9.2.2条  拟定运行要求时，应为检修创造条件，使隧洞能够定期放空，便于检修。

    第9.2.3条  设计应考虑工程管理和维修条件。如根据需要设置进人孔，利用部分施工支洞作交通洞，设置爬梯、检修起重挂钩、洞内里程标志以及相应于洞内重要洞段的洞外标志等。下载本文