《申艳《水利水电工程概论》第四章7节水工隧洞.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《申艳《水利水电工程概论》第四章7节水工隧洞.ppt（38页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第七节第七节 水工隧洞水工隧洞一、水工隧洞的类型一、水工隧洞的类型水水工工隧隧洞洞是是在在山山体体中中开开凿凿的的一一种种泄泄水水、放放水水建建筑筑物物，其其主主要要作作用用是是渲渲泄泄洪洪水水、引引水水发发电电或或灌灌溉溉、供供水水、航航运运输输水水、放放空空水水库库、排排放放水水库库泥泥沙沙以以及及水水利利枢枢纽施工期导流。纽施工期导流。水工隧洞按其担负的任务可分为：水工隧洞按其担负的任务可分为：泄洪隧洞和放水隧洞。泄洪隧洞和放水隧洞。按其工作时洞内的水流状态可分为：按其工作时洞内的水流状态可分为：有压隧洞和无压隧洞。有压隧洞和无压隧洞。一一般般从从水水库库引引水水发发电电的的水水工工隧隧
2、洞洞是是有有压压的的，而而为为泄泄洪洪、供供水水、排排沙沙、导导流流等等目目的的而而设设置置的的隧隧洞洞，可可以以是是有有压压的的，也也可可以以是是无无压压的的。有有压压隧隧洞洞运运行行时时，其其内内壁壁承承受受一一定定的的内内水水压压力力。无无压压洞洞内内水水流流具具有有自自由由水面，水面与洞顶保持一定的净空。水面，水面与洞顶保持一定的净空。水水工工隧隧洞洞可可以以设设计计成成有有压压的的，也也可可以以设设计计成成无无压压的的。即即使使是是在在同同一一条条隧隧洞洞中中，以以主主闸闸门门为为界界，闸闸门门前前有有压压，闸闸门门后后为为无无压压的的。但但是是在在隧隧洞洞的的同同一一段段内内，除除
3、了了流流速速低低的的导导流流隧隧洞洞外外，应应严严禁禁出出现现时时而而有有压压，时时而而无无压压的的明明满满交交替替的的流流态态，以以免免造造成成因因此此引引起起的震动与空蚀。的震动与空蚀。二、二、水工隧洞的工作特点水工隧洞的工作特点1 1深式过水建筑物的特点深式过水建筑物的特点（1 1）泄泄水水隧隧洞洞出出口口流流速速高高，单单宽宽流流量量大大，能能量集中，消能防冲措施要求较高。量集中，消能防冲措施要求较高。（2 2）进进口口处处于于水水下下较较深深处处，闸闸门门承承受受的的水水压压力大，要求闸门刚度大，启闭机容量大。力大，要求闸门刚度大，启闭机容量大。（3)3)高高水水头头无无压压泄泄水水
4、隧隧洞洞，容容易易在在高高速速水水流流的的作用下引起的振动及洞身空蚀破坏。作用下引起的振动及洞身空蚀破坏。（4)4)有有压压隧隧洞洞往往往往承承受受较较大大的的内内水水压压力力，要要求求有一定厚度的围岩和足够强的衬砌。有一定厚度的围岩和足够强的衬砌。2.2.地下建筑的特点地下建筑的特点（1)1)水水工工隧隧洞洞是是一一种种地地下下结结构构。隧隧洞洞开开挖挖后后，改改变变了了岩岩体体原原来来的的平平衡衡状状态态，引引起起孔孔洞洞附附近近应应力力重重分分布布，岩岩体体产产生生变变形形，严严重重的的甚甚至至发发生生崩崩塌塌。因因此此，隧隧洞洞中中常常需需设设置置临临时时性性（施施工工期期）支支护护和
5、和永永久性衬砌，以确保隧洞施工期和运行期的安全。久性衬砌，以确保隧洞施工期和运行期的安全。（2 2）与与地地面面建建筑筑物物相相比比较较，隧隧洞洞的的断断面面尺尺寸寸小小，施工场地狭窄，施工干扰较大；施工场地狭窄，施工干扰较大；（3)3)外水压力是水工隧洞设计的主要荷载之一。外水压力是水工隧洞设计的主要荷载之一。三、水工隧洞的线路选择和工程布置三、水工隧洞的线路选择和工程布置1 1水工隧洞的线路选择水工隧洞的线路选择在在洞洞线线选选择择时时，应应结结合合隧隧洞洞的的用用途途，根根据据当当地地实实际际情情况况，综综合合考考虑虑，地地质质、地地形形、水水力力学学、施施工工、运运行行、枢枢纽纽总总布
6、布置置及及对对周周围围环环境境影影响响等等因因素素，通通过过技技术术经经济济比比较较选选定定。并并通通过过多多方方案案进进行行经经济济技技术术比比较较而而加加以确定。以确定。（1 1）地质条件）地质条件1 1）隧隧洞洞线线路路选选择择原原则则上上应应使使洞洞线线布布置置于于地地质质构构造造简简单单、岩岩体体完完整整坚坚硬硬稳稳定定，水水文文地地质质条条件件有有利利及及施施工工方方便便的的地地区区。尽尽量量避避开开向向斜斜、断断层层、软软弱弱地地层层、滑滑坡坡等等不不利利地地质质构构造造。同同时时尽尽量量避避开开涌涌水水量量大大、地地下下水水位位高高、岩岩溶溶发发育育、承承压压水水区区以以及及高
7、高地地应应力力区，以减少隧洞衬砌荷载及便于施工。区，以减少隧洞衬砌荷载及便于施工。2)2)若若洞洞线线与与岩岩层层、构构造造破破碎碎带带及及主主要要节节理理面面相相交交时时，应应尽尽量量使使洞洞线线具具有有较较大大夹夹角角。在在整整体体块块状状结结构构的的岩岩体体中中，其其夹夹角角应应不不小小于于3030，在在层层状状岩岩体体中中，其其夹夹角不宜小于角不宜小于4545。3)3)隧隧洞洞洞洞线线穿穿过过高高地地应应力力区区时时，原原则则上上应应使使洞洞线线与与最大水平地应力方向一致。最大水平地应力方向一致。4)4)当当隧隧洞洞沿沿水水平平或或倾倾斜斜岩岩层层走走向向布布置置时时，应应使使洞洞身身
8、位位于于坚坚硬硬均均质质不不透透水水的的岩岩层层中中。当当洞洞身身穿穿切切不不同同岩岩体的岩层时，应使其洞顶置于较坚硬的岩层中。体的岩层时，应使其洞顶置于较坚硬的岩层中。（2 2 2 2）地形条件）地形条件）地形条件）地形条件 1 1）隧隧洞洞的的线线路路在在平平面面上上应应力力求求短短、直直，以以降降低低工工程程造造价价和和减减小小水水头头损损失失，并并保保持持良良好好的的水水流流条条件件。若若受受限限制制而而不不能能保保持持直直线线时时，隧隧洞洞应应以以曲曲线线连连接接，其其曲曲率率半半径径不不小小于于5 5倍倍的的隧隧洞洞洞洞径径（或或洞洞宽宽），且且转转角角不不宜宜大大于于6060。弯
9、弯道道的的两两端端应应设设直直线线连连接接，其其长长度度不不宜小于宜小于5 5倍的洞径（或洞宽）。倍的洞径（或洞宽）。2 2）洞洞线线穿穿过过沟沟谷谷时时，应应根根据据地地形形、地地质质、水水文文及及施施工条件进行经济技术比较而定其线路。工条件进行经济技术比较而定其线路。3 3）隧隧洞洞的的出出口口与与下下游游河河道道的的连连接接，应应尽尽可可能能的的使使其其衔接畅顺，减少对河岸的冲刷。衔接畅顺，减少对河岸的冲刷。（3 3 3 3）施工条件）施工条件）施工条件）施工条件隧隧洞洞施施工工工工作作面面小小，干干扰扰多多。因因此此，隧隧洞洞的的线线路路选选择择应应认认真真考考虑虑施施工工出出渣渣通通
10、道道和和施施工工场场地地布布置置等等条条件件。对对于于洞洞线线较较长长的的隧隧洞洞，应应考考虑虑有有适适合合的的地地点点可可以以设设置置竖竖井井、斜斜井井或或平平洞洞，以以便便进进料料、出出渣渣和和通通风风，增增加加工工作作面面，提提高高施施工工进进度度。此此外外，应应尽尽量量少少破破坏坏自自然然环环境境，并使其较易恢复，环境投资最小。并使其较易恢复，环境投资最小。（4 4 4 4）运行管理条件）运行管理条件）运行管理条件）运行管理条件洞洞线线选选择择应应考考虑虑工工程程的的运运行行管管理理条条件件，应应满满足足枢枢纽纽总总体体布布置置和和运运行行的的要要求求，应应尽尽量量避避免免其其在在施施
11、工工和和运运行行中中与与枢枢纽纽中中其其它它建建筑筑物物的的相相互互干干扰扰，如如土土石石坝坝结结合合泄泄洪洪洞洞时时，在在隧隧洞洞线线路路选选择择时时，其其进进出出口口应应尽尽可可能能的的离离坝坝体体一一定定距离，以免影响大坝正常工作。距离，以免影响大坝正常工作。2 2 2 2隧洞的工程布置隧洞的工程布置隧洞的工程布置隧洞的工程布置隧隧洞洞的的工工程程布布置置其其主主要要内内容容包包括括：进进出出口口的的布布置置、纵纵剖剖面面的的布布置置以以及及闸闸门门的的布布置置。隧隧洞洞布布置置的的总总体体要要求求是是必必须须满满足足过过水水、水水流流状状态态和运行的要求和运行的要求 ，并尽可能的降低工
12、程造价。，并尽可能的降低工程造价。在在修修建建水水工工隧隧洞洞时时，应应根根据据实实际际情情况况，尽尽可可能能的的考考虑虑“一一洞洞多多用用”，以以降降低低工工程程造造价价，如采用灌溉与发电相结合的布置方式。如采用灌溉与发电相结合的布置方式。（1 1 1 1）隧隧洞洞进进出出口口位位置置应应依依据据的的总总体体规规划划，结结合合地地形形、地地质质条条件件，使使水水流流顺顺畅畅，进进流流均均匀匀，出出流流平平稳稳，满满足足使使用用功功能能和和运运行行安安全全等等方方面面的的要要求求。进进出出口口宜宜选选在在地地质质构构造造简简单单、岩岩体体完完整整，风风化化层层较较浅浅的的地地区区，避避开开不不
13、良良地地质质构构造造和和易易崩崩塌、危崖、滑地地区。塌、危崖、滑地地区。隧隧洞洞的的进进口口高高程程应应根根据据隧隧洞洞的的用用途途，结结合合实实际际运运用用要要求求加加以以确确定定。如如发发电电隧隧洞洞，其其进进口口顶顶部部的的高高程程应应在在水水库库最最低低工工作作水水位位以以下下0.50.51.0m1.0m；底底部部最最小小高高程程应应高高出出水水库库淤淤沙沙高高程程1.0m1.0m以以上上，以以防防止止粗粗颗颗粒粒泥泥沙沙进进入入洞洞中中。在在不不影影响响隧隧洞洞正正常常使使用用的的前前提提下下，尽尽量量提提高高隧隧洞洞的的进进口口高高程程，以以缩缩短短洞洞长长，减减小小主主闸闸门门的
14、的作作用用水水头头和和洞洞身身的的内内力力压压力力，降低造价。降低造价。（2 2 2 2）纵剖面的布置）纵剖面的布置）纵剖面的布置）纵剖面的布置 隧隧洞洞的的纵纵剖剖面面布布置置主主要要是是其其纵纵坡坡的的确确定定，有有压压隧隧洞洞的的纵纵坡坡主主要要从从施施工工排排水水和和放放空空隧隧洞洞及及检检修修的的角角度度考考虑虑，一一般般取取i=1/200i=1/2001/10001/1000。当当洞洞身身较较短短时时，也也可可以以做做成成水水平平，但但不不应应做做成成倒倒坡坡。无无压压隧隧洞洞的的纵纵坡坡应应满满足足水水流流条条件件，多多采采用用陡陡坡坡。隧隧洞洞纵纵坡坡不不宜宜变变化化太太多多，
15、而而变变坡应尽量选在水流比较均匀稳定的部位。坡应尽量选在水流比较均匀稳定的部位。（3 3）闸门在隧洞中的位置）闸门在隧洞中的位置 泄泄水水隧隧洞洞中中通通常常设设置置两两道道闸闸门门。一一道道工工作作闸闸门门，用用来来调调节节流流量量或或封封闭闭孔孔口口，要要求求能能在在动动水水中中启启闭闭。一一道道为为检检修修闸闸门门，当当工工作作闸闸门门或或隧隧洞洞发发生生事事故故时时用用来来挡挡水水，检检修修闸闸门门要要求求能能在在动动水中关闭，静水中开启。水中关闭，静水中开启。工工作作闸闸门门可可以以布布置置在在隧隧洞洞的的进进口口，出出口口或隧洞中的某一适宜位置。或隧洞中的某一适宜位置。工工作作闸闸
16、门门布布置置在在进进口口的的隧隧洞洞，一一般般为为无无压压。为为了了保保证证洞洞内内为为稳稳定定的的无无压压流流态态，门门后后洞洞顶顶应应距距离离自自由由水水面面一一定定净净空空，并并向向门门后后不不断断充充分分通通气气。这这种种布布置置的的优优点点是是工工作作闸闸门门，检检修修闸闸门门都都布布置置于于首首部部，便于运行管理。便于运行管理。工工作作闸闸门门布布置置在在出出口口的的隧隧洞洞，一一般般为为有有压压。这这种种布布置置洞洞内内水水流流条条件件好好，但但工工作作闸闸门门与与检检修修闸闸门门分分置置于于出出、进进口口，不不便便于运行管理。于运行管理。工工作作闸闸门门设设置置于于洞洞内内时时
17、，门门前前为为有有压压段段，门门后后为为无无压压段段。这这种种布布置置往往往往是是受受某某些些条条件件限限制制所所致致。如如地地形形、施施工工和和枢枢纽纽布布置上的原因。置上的原因。四、洞身断面形式及尺寸四、洞身断面形式及尺寸影影响响洞洞身身断断面面形形式式及及尺尺寸寸的的因因素素很很多多，如如水水流流条条件件，地地质质条条件件，地地应应力力情情况况，施施工工及及运运用用要要求求条条件件，因因此此，其其断断面面形形式式及及尺尺寸寸应应通通过过技技术术经济分析来确定。经济分析来确定。1.1.无压隧洞洞身的断面型式无压隧洞洞身的断面型式（1 1）圆圆拱拱直直墙墙式式。由由于于其其顶顶部部为为圆圆形
18、形，适适宜宜于于承承受受垂垂直直围围岩岩压压，且且便便于于开开挖挖和和衬衬砌砌。圆圆拱拱中中心心角角一一般般为为90900 01801800 0之之间间。一一般般情情况况下下较较大大跨跨度泄洪隧洞的中心角常采用度泄洪隧洞的中心角常采用1201200 0左右。左右。（2 2）马马蹄蹄形形:当当岩岩石石比比较较软软弱弱破破碎碎，洞洞壁壁崩崩塌塌严严重重，铅铅直直围围岩岩压压力力及及侧侧向向围围岩岩压压力力较较大大，而而且且底底部部也也存存在在围围岩岩压压力力时时，可可采采用用马马蹄蹄形形的的断断面面形形式式。这这种种型型式的最大特点是受力条件好，但施工复杂。式的最大特点是受力条件好，但施工复杂。（
19、3 3）圆圆形形:当当地地址址条条件件较较差差，同同时时又又有有较较大大的的外外水水压压力力时时，可可以以考考虑虑采采用用圆圆形形断断面面。当当采采用用掘掘进进机机开挖施工时，也可采用圆形断面。开挖施工时，也可采用圆形断面。马蹄形隧洞马蹄形隧洞圆形隧洞圆形隧洞圆拱直墙式隧洞圆拱直墙式隧洞2.2.无压隧洞的断面尺寸无压隧洞的断面尺寸无压隧洞的断面尺寸应根据隧洞通过的流量，作用无压隧洞的断面尺寸应根据隧洞通过的流量，作用水头及纵剖面布置，通过水力计算确定，其断面尺水头及纵剖面布置，通过水力计算确定，其断面尺寸同时还应满足施工和维修的要求。寸同时还应满足施工和维修的要求。无压隧洞的泄流能力取决于进口
20、压力段，其泄流能无压隧洞的泄流能力取决于进口压力段，其泄流能力按管流计算：力按管流计算：(7-3)(7-3)式中式中 流量系数（考虑进口段局部水头损失流量系数（考虑进口段局部水头损失情况下而定）；情况下而定）；闸门处孔的面积；闸门处孔的面积；作用水头。作用水头。在在工工作作闸闸门门之之后后的的陡陡坡坡段段,可可用用能能量量方方程程分分别别求求出出其其水水面面曲曲线线。为为保保证证洞洞内内为为明明流流状状态态，洞洞内内必必须须留留有有一一定定的的净净空空。当当流流速速较较低低，通通气气很很好好时时，要要求求净净空空面面积积不不小小于于断断面面面面积积的的15%15%，且且净净空空高高度度不不小小
21、于于40cm40cm。当当流流速速较较大大时时，还还因因考考虑虑掺掺气气的的影影响响，在在掺掺气气水水面面以以上上的的净净空空约约为为洞洞身身断断面面积积的的151520%20%；对对圆圆拱拱直直墙墙式式断断面，水流波峰应限制在直墙范围以内。面，水流波峰应限制在直墙范围以内。无无压压隧隧洞洞断断面面的的高高宽宽比比一一般般为为1.01.01.51.5，一一般般非非圆圆形形断断面面的的尺尺寸寸（宽宽高高）不不小小于于1.51.8m1.51.8m；圆圆形形断断面面的内径不小于的内径不小于1.8m1.8m。3 3有压隧洞的洞身断面型式及尺寸有压隧洞的洞身断面型式及尺寸有压隧洞的洞身型式一般均采用圆形
22、断面。若有压隧洞的洞身型式一般均采用圆形断面。若洞径较小，外水压力又不大，为了施工方便，洞径较小，外水压力又不大，为了施工方便，也可采用无压隧洞常用的断面型式。也可采用无压隧洞常用的断面型式。有压隧洞的断面尺寸可按有压管流公式进行计有压隧洞的断面尺寸可按有压管流公式进行计算。为了保证洞内水流处于有压流态，一般要算。为了保证洞内水流处于有压流态，一般要求洞顶应有求洞顶应有2m2m以上的压力余幅。流速越大，压以上的压力余幅。流速越大，压力余幅也应加大。力余幅也应加大。二、洞身衬砌的类型和构造二、洞身衬砌的类型和构造衬衬砌砌是是指指在在开开挖挖后后的的洞洞壁壁做做一一层层人人工工护护壁。壁。衬衬砌砌
23、的的作作用用主主要要包包括括：阻阻止止洞洞周周围围岩岩体体的的变变形形发发展展，保保证证围围岩岩的的稳稳定定；承承受受围围岩岩压压力力，内内水水压压力力和和其其他他荷荷载载；防防止止水水流流，空空气气，温温度度和和干干湿湿变变化化等等对对围围岩岩的的冲蚀破坏。冲蚀破坏。1 1衬砌的型式衬砌的型式隧隧洞洞洞洞身身衬衬砌砌按按其其作作用用可可分分为为平平整整衬衬砌砌和和受受力力衬砌两大类。衬砌两大类。（1 1）平平整整衬衬砌砌 平平整整衬衬砌砌也也称称抹抹面面衬衬砌砌，其其主主要要作作用用是是使使隧隧洞洞围围岩岩面面光光滑滑平平整整，减减小小糙糙率率，防防止止渗渗漏漏和和岩岩面面不不受受风风化化。
24、衬衬砌砌不不承承受受荷荷载载。因因此此，衬衬砌砌常常用用混混凝凝土土、喷喷浆浆及及浆浆砌砌石石等等材材料料做做成成。这这种种衬衬砌砌适适用用于于围围岩岩较较好好，水水头头较较小小的的隧洞。隧洞。（2 2）受受力力衬衬砌砌 受受力力衬衬砌砌按按其其结结构构又又可可分分为为单单层层衬衬砌、组合衬砌、预应力衬砌和喷锚衬砌等四种。砌、组合衬砌、预应力衬砌和喷锚衬砌等四种。1 1）单单层层衬衬砌砌 单单层层衬衬砌砌是是指指由由混混凝凝土土、钢钢筋筋混混凝凝土土、喷喷混混凝凝土土及及浆浆砌砌石石等等做做成成的的衬衬砌砌。适适用用于于中中等等地地质质条条件件、高高水水头头、高高流流速速、大大跨跨度度的的情情
25、况况。衬衬砌砌的的厚厚度度应应根根据据受受力力、抗抗渗渗、结结构构和和施施工工要要求求分分析析确确定定。一一般般约约为为洞洞径径和和跨跨度度的的1/81/81/121/12。单单层层整整体体混混凝凝土土衬衬砌砌，其其厚厚度度不不宜宜小小于于20cm20cm；单单层层钢钢筋筋混混凝凝土土衬衬砌砌不不宜宜小小于于25cm25cm；双层钢筋的不宜小于；双层钢筋的不宜小于30cm30cm。2)2)组组合合衬衬砌砌 它它是是由由两两种种或或以以上上的的衬衬砌砌型型式式组合而成。组合而成。如如内内层层为为钢钢板板、外外层层为为混混凝凝土土或或钢钢筋筋混混凝凝土土；顶顶拱拱为为砂砂浆浆或或混混凝凝土土，边边
26、墙墙为为混混凝凝土土或或浆浆砌砌石石；顶顶拱拱为为喷喷锚锚衬衬砌砌，边边墙墙和和底底板板为混凝土或钢筋混凝土衬砌。为混凝土或钢筋混凝土衬砌。3 3）预应力衬砌）预应力衬砌预预应应力力衬衬砌砌多多用用于于高高水水头头的的圆圆形形有有压压隧隧洞洞。由由于于衬衬砌砌预预加加了了压压应应力力，可可以以抵抵消消运运行行时时产产生生的的拉拉应应力力，因因此此，可可使使隧隧洞洞衬衬砌砌厚厚度度减减薄薄，节节省省材材料料和和开开挖挖量量。预预加加应应力力的的方方法法，以以压压浆浆式式最最为为简简单单。压压浆浆是是用用高高压压将将水水泥泥砂砂浆浆或或水水泥泥浆浆灌灌注注到到衬衬砌砌外外层层的的预预留留孔孔隙隙中
27、中，使使衬衬砌砌承承受受预预加加的压应力。的压应力。2 2 2 2洞身构造洞身构造洞身构造洞身构造（1 1 1 1）衬砌的分缝与止水）衬砌的分缝与止水）衬砌的分缝与止水）衬砌的分缝与止水 洞身衬砌的分缝按其方向可分为纵缝和横缝；按洞身衬砌的分缝按其方向可分为纵缝和横缝；按其作用可分为临时施工缝和永久的伸缩变形缝。其作用可分为临时施工缝和永久的伸缩变形缝。纵缝平行于洞线，纵缝的位置应根据隧洞施工的纵缝平行于洞线，纵缝的位置应根据隧洞施工的浇筑能力和隧洞衬砌的结构型式确定。浇筑能力和隧洞衬砌的结构型式确定。一般设在顶拱，边墙及底板分界处或是内力较小一般设在顶拱，边墙及底板分界处或是内力较小的部位。
28、对于这些纵向施工缝，都需进行凿毛或插筋的部位。对于这些纵向施工缝，都需进行凿毛或插筋处理，以加强其整体性，缝内可设键槽，必要时还应处理，以加强其整体性，缝内可设键槽，必要时还应加设止水片。加设止水片。横缝是沿洞身断面轴线布置。横缝的主要作用是横缝是沿洞身断面轴线布置。横缝的主要作用是满足隧洞混凝土浇筑能力；防止混凝土因干缩和温度满足隧洞混凝土浇筑能力；防止混凝土因干缩和温度变化产生裂缝；防止因围岩变形产生洞身断裂。变化产生裂缝；防止因围岩变形产生洞身断裂。一般洞身横向施工缝常与其横向变形伸缩缝相结一般洞身横向施工缝常与其横向变形伸缩缝相结合，形成永久性横缝。因此，横缝的间距一般可采用合，形成永
29、久性横缝。因此，横缝的间距一般可采用6 612m12m。当隧洞通过断层破碎带或软弱带时，除适当加。当隧洞通过断层破碎带或软弱带时，除适当加厚隧洞衬砌外，还应设置沉陷横缝。厚隧洞衬砌外，还应设置沉陷横缝。（2 2 2 2）灌浆）灌浆）灌浆）灌浆 1)1)固结灌浆固结灌浆 固结灌浆的目的在于加固围岩，提高固结灌浆的目的在于加固围岩，提高围岩的整体性，减小围岩压力，减小地下水对衬砌的围岩的整体性，减小围岩压力，减小地下水对衬砌的压力和渗漏。固结灌浆的参数，应根据围岩的地质条压力和渗漏。固结灌浆的参数，应根据围岩的地质条件、衬砌结构型式、围岩的防渗和加固要求等确定。件、衬砌结构型式、围岩的防渗和加固要
30、求等确定。一般灌孔深入围岩的深度为一倍的洞径。灌浆孔常呈一般灌孔深入围岩的深度为一倍的洞径。灌浆孔常呈梅花形布置。灌浆孔排距一般为梅花形布置。灌浆孔排距一般为2 24m4m，每排不少于，每排不少于6 6孔，对称布置。灌浆压力为孔，对称布置。灌浆压力为1.51.52.02.0倍的内水压力。倍的内水压力。2)2)回填灌浆回填灌浆 回填灌浆的目的在于填充衬砌与围回填灌浆的目的在于填充衬砌与围岩之间的空隙，保证衬砌与围岩紧密结合，改善传力岩之间的空隙，保证衬砌与围岩紧密结合，改善传力条件及减少渗漏。回填灌浆多在顶拱中心角以内布条件及减少渗漏。回填灌浆多在顶拱中心角以内布置。孔距和排距一般为置。孔距和排
31、距一般为2 26m6m，灌浆压力常采用，灌浆压力常采用0.20.20.3Mpa0.3Mpa，孔深应深入围岩，孔深应深入围岩5cm5cm以上。以上。3.3.防渗与排水防渗与排水 在外水压力控制衬砌设计的有压隧洞中，除应加在外水压力控制衬砌设计的有压隧洞中，除应加强围岩的固结灌浆外，还应采用相应的排水措施。通强围岩的固结灌浆外，还应采用相应的排水措施。通常可在隧洞底部设置纵向排水管，间距为常可在隧洞底部设置纵向排水管，间距为4 410m10m横向横向排水槽，槽内填放卵石，构成纵、横向排水系统。排水槽，槽内填放卵石，构成纵、横向排水系统。五、隧洞的喷锚支护五、隧洞的喷锚支护 喷锚衬砌，它是喷混凝土衬
32、砌，喷混凝土与锚杆组喷锚衬砌，它是喷混凝土衬砌，喷混凝土与锚杆组合式衬砌，喷混凝土，锚杆与钢筋网组合式衬砌等几种合式衬砌，喷混凝土，锚杆与钢筋网组合式衬砌等几种衬砌形式的统称，如图衬砌形式的统称，如图7-267-26所示。所示。1 1、喷锚衬砌的工作原理、喷锚衬砌的工作原理 隧洞开挖前，岩体是保持平衡的，隧洞开挖后，原隧洞开挖前，岩体是保持平衡的，隧洞开挖后，原来岩层的平衡状态即遭到破坏，洞室附近的应力重新分来岩层的平衡状态即遭到破坏，洞室附近的应力重新分配，造成环向集中应力，并使岩体向临空面产生位移。配，造成环向集中应力，并使岩体向临空面产生位移。当围岩应力小于其弹性极限强度时，岩体处于稳定
33、状态当围岩应力小于其弹性极限强度时，岩体处于稳定状态；当洞壁一定范围内围岩应力超过极限强度时，该范围；当洞壁一定范围内围岩应力超过极限强度时，该范围内的岩体将呈塑性状态，形成塑性区或松弛区，在此区内的岩体将呈塑性状态，形成塑性区或松弛区，在此区范围之外，围岩仍为弹性体。由于塑性的影响，在洞壁范围之外，围岩仍为弹性体。由于塑性的影响，在洞壁处应力减小，而在深处应力增大。处应力减小，而在深处应力增大。因因此此，可可以以认认为为塑塑性性区区形形成成了了一一个个承承重重圈圈，以以承承受受周周围围岩岩体体的的压压力力。如如果果岩岩层层压压力力过过大大，使使承承重重圈圈内内的的应应力力超超过过破破坏坏强强
34、度度或或产产生生过过大大的的变变形形，岩岩体体将将产产生生裂裂缝缝、滑滑移移、掉掉块块以以至至大大面面积积坍坍塌塌，从从而而失失去稳定。去稳定。在在岩岩体体变变形形过过程程中中，喷喷锚锚衬衬砌砌能能及及时时将将围围岩岩予予以以封封闭闭加加固固，给给予予其其一一定定的的反反力力，阻阻止止其其变变形形的的发发展展，可可以以发发挥挥围围岩岩的的自自承承能能力力，保保持持围围岩岩的的稳稳定定。喷喷锚锚衬衬砌砌与与围围岩岩紧紧密密联联合合，它它具具有有一一定定的的柔柔性性，能能与与岩岩体体共共同同变变形形，衬衬砌砌所所承承受受的的载载荷荷仅仅为为抑抑制制围围岩岩继继续续变变形形所所产产生生的的压压力力，
35、这这种种变变形形压压力力与与松松散散压压力力相相比比较要小得多。较要小得多。2 2、喷锚衬砌设计要点及特点、喷锚衬砌设计要点及特点（1 1）喷混凝土衬砌）喷混凝土衬砌喷喷混混凝凝土土衬衬砌砌是是通通过过喷喷射射机机械械，在在洞洞室室开开挖挖后后将将掺掺有有速速凝凝剂剂和和按按一一定定比比例例配配合合的的混混凝凝土土干干拌拌混混合合物物送送至至喷喷头头与与水水混混合合后后，以以高高速速喷喷射射到到岩岩面面，凝凝结结硬硬化化而而成成的的一一种种衬衬砌。这种衬砌具有以下特点：砌。这种衬砌具有以下特点：1)1)不需要立模，衬砌随隧洞掘进而进行，既可减少施工不需要立模，衬砌随隧洞掘进而进行，既可减少施工
36、工序，又能提高施工效率。工序，又能提高施工效率。2)2)在高压喷射作用下，衬砌能与围岩紧密粘结并共同作在高压喷射作用下，衬砌能与围岩紧密粘结并共同作用，改善衬砌受力条件。用，改善衬砌受力条件。3)3)在喷射压力作用下，混凝土不仅可填充洞壁坑洼，同在喷射压力作用下，混凝土不仅可填充洞壁坑洼，同时砂浆能渗入节理，裂缝中，胶结松动的岩块，加固围时砂浆能渗入节理，裂缝中，胶结松动的岩块，加固围岩。岩。4)4)能使围岩迅速与大气隔离，避免或者缓和围岩风化、能使围岩迅速与大气隔离，避免或者缓和围岩风化、潮解而引起的岩体松动和剥落，并同时堵塞渗漏通道。潮解而引起的岩体松动和剥落，并同时堵塞渗漏通道。5)5)
37、喷混凝土衬砌能够分别与锚杆或钢筋网结合使用，并喷混凝土衬砌能够分别与锚杆或钢筋网结合使用，并可以任意调整掌握其厚度。可以任意调整掌握其厚度。喷混凝土衬砌的厚度与隧洞围岩的地质条件、隧洞的运喷混凝土衬砌的厚度与隧洞围岩的地质条件、隧洞的运行条件有关。行条件有关。2 2）喷混凝土与锚杆组合式衬砌）喷混凝土与锚杆组合式衬砌它是按一定的距离、方向和深度打孔插入锚杆，注入砂它是按一定的距离、方向和深度打孔插入锚杆，注入砂浆固定，或以机械加载锚固，再喷混凝土面而形成的组浆固定，或以机械加载锚固，再喷混凝土面而形成的组合衬砌。它一般适用于地质条件较差的围岩。为了及时合衬砌。它一般适用于地质条件较差的围岩。为
38、了及时进行喷锚，除一般情况下可先锚后喷外，当地质条件不进行喷锚，除一般情况下可先锚后喷外，当地质条件不良时，宜采用喷良时，宜采用喷锚锚喷的施工程序。如遇有局部不稳喷的施工程序。如遇有局部不稳定岩块，可采用悬吊式的砂浆锚杆加固。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锚杆应垂直岩面布置，锚入稳定围岩的长度一般为40405050倍锚杆直径，通常采用锚杆长度为倍锚杆直径，通常采用锚杆长度为1.51.52.9m 2.9m，最小，最小长度不宜小于长度不宜小于1.0m 1.0m。锚杆间距不宜大于其长度的。锚杆间距不宜大于其长度的1/21/2，一般为一般为0.5m1.0m0.5m1.0m。锚杆直径按。锚杆直径按GB50086-2001GB50086-2001的规定的规定计算，但不宜小于计算，但不宜小于16mm16mm。