08第八章 水工隧洞

水利水电工程专业公共基础课

水工建筑物课件

西安理工大学水利水电学院 水利水电工程系教研室

2007年1月

水利水电工程专业公共基础课

第八章本章的主要内容：8.1 概述

水工隧洞

8.2 水工隧洞的布臵 8.3 8.4 8.5 进口段 洞身段 出口段及消能设施

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8.1 概述一、水工隧洞的作用和类型 1. 作用 (1)泄洪：配合溢洪道泄洪，例石头河，刘家峡； 也可作为主要泄洪建筑物，例石砭峪。 (2)引水兴利：发电、灌溉、供水、航运、生态输水。 (3)排沙：延长水库使用年限，有利于水电站等正常 运行。例三门峡左岸排沙洞，刘家峡的河口排沙洞。 (4)放空水库：满足人防和检修。 (5)施工导流：例龙羊峡：15×16m2;二滩20.5×25.5

㎡;黑河金盆10×13㎡。

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2. 类型 (1)按功用分： 可分为泄洪洞、引水发电和尾水洞、灌溉和供水洞、放空 和排沙洞、施工导流洞等。

(2)按流态分：① 有压：水力计算：按管流计算。 ② 无压：明渠流计算。 ①、②运行条件上差别较大，应避免出现时而有压时 而无压的明满流交替流态。

危害：(a)易引起振动、空蚀。(b)影响泄流能力。

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二、工作特点 1. 水力特点(进口位于水下) ⑴ Q ∝ H1/2,比表口超泄能力低，但进口 位臵低，可以提前预泄。 ⑵ H较高，P较大，启闭力也就要大，止水

要求严格。承受得水头较高，⑶ v较大，易引起空化、空蚀，脉动会引起

闸门振动。⑷ q出口较大，能量集中，需采取适当的防

冲设施。

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2.结构特点(洞身处于地下) ⑴ 洞室开挖后，引起应力重分布，导致围 岩变形甚至崩塌，为此常布臵临时支护和永久性 衬砌。 ⑵ 在运行期，承受较大内水压力的隧洞，要 求围岩具有足够得厚度和必要的衬砌 3.施工特点 隧洞一般断面小，洞线长，工序多，干扰 大，施工条件差，工期较长。 例：冯家山12.6km;引大入秦工程的盘道 岭洞长15.7km;引黄南线7#洞长42.9km;昆明 掌鸠河、宁波白溪>100km。

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三、水工隧洞得组成(1)进口段

控制水流。包括拦污栅、进水喇叭口、闸门室及渐变段等。 (2)洞身段 输送水流。一般都需进行衬砌。 (3)出口段 连接消能设施。无压泄水隧洞的出口仅设有门 框，压力泄水隧洞的出口一般设有渐变段及工作 闸门室。

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8.2 水工隧洞的布臵一、水工隧洞的布置 1.总体布置(1)应根据枢纽承担的任务，对泄水建筑物进行总体规划。 (2)在选定洞线的基础上，根据地形、地质、水流条件， 选定进口位置及进结构形成， 确定闸门在洞中的位置。 (3)确定纵坡i、横断面形状及尺寸。 (4)根据地形、地质、尾水位等条件确定出口位置，底板 高程及消能方式。 (5)还应考虑临时占地、永久占地、植被破坏和恢复、施

工污染、

运行期地下水位变化等对环境的影响和水土保持的要求。

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2.线路选择 选线关系到工程造价、施工难易、工期长短和运行可靠 性等方面。 (1)隧洞得线路应尽量避开不利得地质构造，围岩可能

部稳定及地下水位高，渗流量丰富得地段，以减少作用于衬砌上得围岩压力和外水压力。 (2)在平面上应力求短、直，这样既可以减少工程费用，

方便施工、减少水头损失，便于施工。 转弯时: 当v>20m/s,R≮5B(5D); 当v<20m/s,R≮3B(3D)。 转角<60o。 弯道两端得直线段S≥5B(5D)。

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(3)隧洞应有一定得埋藏深度

进、出口：顶部岩体厚度≮1B(1D)。 有压隧洞洞身，围岩厚度>3D。工程经验： 衬砌：围岩厚度T≮0.4H(H为内水压力水头); 不衬砌或锚喷：围岩厚度T≮1.0H,应满足不发生渗流 失稳和水力劈裂的要求。(4)纵坡:应根据水利条件运用要求、用途、上下游 衔接、施工和检修等因素综合分 析比较后确定。 无压洞：i>ik。 有压洞：取决于进口高程和出口高程，要求保 持不小于2m的压力水头。不宜采用平坡或反坡，因其不利 于检修排水。

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施工：有轨运输i=3‰~5‰,但i≯10‰;

无轨运输i=3‰~15‰,最大i≯20‰。

(5)对于长隧洞，应利用地形、地质条件、布置一些 施工支洞、斜井、竖井，以增加工作面，加快施工进度。 例引滦入津工程在9.68km的引水隧洞中布置了15个斜支

洞、4个竖井。9680/20=484m。

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二、闸门在隧洞中的布置一般布置工作闸门，检修闸门两道门(或事故闸门)。 1.检修门：一般设在进口，有时也设在 出口。例刘家峡泄洪洞P395图8-2(a)。 事故检修门：大、中型工程为满足发电事故的需要。 2.工作门：可以布置在进口、出口或隧 洞中某一位置。: (1)设在进口：一般为无压洞。 优点：检修门和工作门都在首部，运行管理方便；洞内无 压，有利于山坡稳定；易于检查和维修。 缺点：如体形设计不当或施工质量不良，流速大的部位会 发生空蚀。冯家山、流溪河。

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