浅谈水工隧洞设计方法
隧洞设计方法
隧洞设计方法黑龙江农垦林业职业技术学院隧洞设计方法一、概述在水利枢纽中为满足泄洪、灌溉、发电等任务而设置的隧洞称为水工隧洞。
水工隧洞按洞内水流状态分为有压洞和无压洞。
一般隧洞可设成有压，也可设成无压，或设成前段有压而后段无压。
但在同一洞段内，应避免出现时而有压时而无压的明满流交替现象，以防止不利流态。
在设计水工隧洞时，应根据枢纽的规划任务，尽量一洞多用，以降低工程造价。
如导流洞与永久隧洞相结合，泄洪、排沙、放空隧洞的结合等。
二、水工隧洞的线路选择隧洞选线关系到工程造价、施工难易、工程进度、运行可靠性等。
影响因素多，如地质、地形、施工条件等。
因此，应综合考虑，进行技术比较后加以选定。
1.地质条件隧洞路线应选在地质构造简单、岩体完整坚硬的地区，尽量避开不利地质构造，尽量避开地下水位高、渗水严重地段，以减少隧洞衬砌上的外水压力。
洞线要与岩层、构造断裂面及主要软弱带走向有较大的交角。
在高地应力地区，洞线应与最大水平地应力方向尽量一致，以减少隧洞的侧向围岩压力。
隧洞应有足够的覆盖厚度，对于有压隧洞，当考虑弹性抗力时，围岩的最小覆盖厚度不小于3倍洞径。
根据以往工程经验，对于围岩坚硬完整无不利构造的岩体，有压隧洞的最小覆盖厚度不小于0.4H（H为压力水头），如不加衬砌，则应不小于1.0H。
在隧洞进、出口处，围岩厚度往往较薄，应根据地质、施工、结构等因素综合分析确定，一般情况下，进、出口顶部的岩体厚度不宜小于1倍的洞径或洞宽。
2.地形条件洞线应尽量短直，如因地形、地质、等原因需要转弯时，对于低流速的隧洞弯道曲率半径不应小于5倍洞径或洞宽，转弯转角不宜大于60°，弯道两端的直线段长度也不宜小于5倍的洞径或洞宽。
高流速的隧洞设弯道时，最好通过试验确定。
3.水流条件隧洞进口应力求水流顺畅，出口水流应与下游河道平顺衔接，与土石坝下游坝脚及其建筑物保持足够距离，防止出现冲刷。
4.施工条件洞线选择应考虑施工出渣通道及施工场地布置问题。
关于水工隧洞设计的探讨
水利水电2017年7期︱179︱关于水工隧洞设计的探讨韩春华昆明市水利水电勘测设计研究院，云南 昆明 650000摘要：十二五期间，是国家对水利投资规模最大、群众受益最多的时间。
水利工程设计处于水利工程建设基础性环节，云南属山区、丘陵区，隧洞在占地少、交叉建筑物少、线路短、对地表生态环境破坏少等方面的优势明显。
在引调水工程、泄洪、导流、灌溉常采用隧洞。
作为水工建筑重要组成部分，其设计方案的好坏关系到工程投资和项目功能的正常发挥。
关键词：水工隧洞；灌浆设计；工程设计中图分类号：TV672+.1 文献标识码：B 文章编号：1006-8465（2017）07-0179-01隧洞设计属于地下建筑，开挖后不可预见的地质影响因素较多，前期地质勘查工作尤为重要，后期设计、施工也关系重大。
洞轴线要经多方案比较，要考虑上下游建筑物衔接、地质条件、施工条件、工程投资等。
隧洞型式、洞泾也要根据其不同使用功能进行对比比较选定最优方案。
隧洞结构计算、水力计算、灌浆处理、分缝设计渗流安全等等，都对隧洞安全运行和、使用功能正常发挥有着及举足轻重的作用。
1 科学选择水工隧洞线路 选择隧洞线路时，应从地形地质条件水流条件、施工条件、工程布置、投资等多方位多方案进行比较。
1.1 地形地质条件 隧洞进出口布置宜避免高边坡开挖，并且对开挖后的边坡稳定进行计算，并采取合理的加固措施和排水措施。
进出口考虑同上下游河床衔接，方便布置进出口建筑物。
洞线布置应避开地表水强补给的冲沟及强岩溶地区。
应当尽可能选择较为完整、坚硬的岩体，并且该地区的地质构造要相对简单，并且要尽量将地下水位较高、严重渗水地段避开，进而降低隧道衬砌上受到压力。
若为高地应力地区，应使洞线同步于最大水平地应力，进而减少隧洞受到侧向围岩的压力。
1.2 施工条件 选择水工隧洞线路过程中，应当对施工出渣通道和施工现场布置问题进行充分考虑。
对曲线进行设置过程中应当依据施工要求中的转弯半径确定设计弯曲半径。
浅谈无压水工隧洞设计
浅谈无压水工隧洞设计摘要：随着我国无压水工隧洞建设的不断发展，在无压水工隧洞设计方面的问题也越来越明显，本文对当前无压水工隧洞设计发展的相关问题进行分析，并且对无压水工隧洞设计过程中的各种问题进行阐述，旨在提高无压水工隧洞设计质量，为隧洞施工奠定坚实的基础。
关键词：无压水工;隧洞设计;问题;对策引言近年来，城市公路桥梁的设计与施工是当前经济社会发展过程中的一个重要组成部分，随着我国交通事业的快速发展，各种交通基础设施需要穿过山脉，出现了隧洞施工，隧洞的需求量还在逐渐增大。
由于传统的水工隧洞的方法对环境带来了严重的影响，因此在水工隧洞的设计过程中，为了实现现实的需要，需要加强无压水工隧洞的设计，加强各种施工技术的应用，当前在很多工程设计过程中都采用了无压水工隧洞方案和设计模式也，该方案不仅可以对生态环境进行保护，还能符合可持续发展的需求，是施工企业发展过程中的一项长期发展策略。
然而在无压水工隧洞的设计过程中还存在一些实际的问题需要解决。
一、无压水工隧洞的相关概念水工隧洞指的是在山体或者地表下面开凿出来的过水洞，这种结构主要用于农业灌溉、发电、居民用水、排水、输水、通航等，水工隧洞根据受压状况和洞内水流状态的不同，可以分为有压和无压两种，有压水工隧洞指的是隧洞的内壁有一定的水压的隧洞，这种隧洞一般都采用圆形的断面，如果洞内的直径和洞内外水的压力较小，也可以采用其他断面形式，便于进行施工。
无压水工隧洞指的是在隧洞内的水流有自由的水面的一种隧洞形式，无压水工隧洞中比较常见的断面形式是圆拱直墙形，这种断面的形式对于垂直方向上的岩石压力比较适用，而且也有利于断面的挖掘以及衬砌，而且这种结构模式的隧洞可以承受较大压力的水流速度，当岩石的压力较小的时候，往往就可以采取圆拱直墙形的断面，如果山体的岩石的压力较大，则不适宜采用衬砌的方式，可以考虑采取其他的断面形式，以获得更加经济的效果。
二、无压水工隧洞设计中存在的问题分析（一）无压水工隧洞设计的整体布置情况无压水工隧洞设计过程中，一个重要的步骤就是要对无压水工隧洞进行整体的布置，在布置的过程中要根据具体的工程任务的情况以及排泄水中的建筑物来确定，一般说来，建筑物的特性、相互关系、泄洪流量、周围的地形环境以及施工运行的条件都会对无压水工隧洞设计质量带来一定的影响。
浅述水工隧洞封堵体设计及施工技术
浅述水工隧洞封堵体设计及施工技术摘要:随着我国经济的不断发展，水利工程正在不断的兴建，同时，许多被废弃的水工隧洞也需要进行封堵工作。
本文就水工隧洞的封堵设计及施工技术展开了探讨，对其具体的设计方法与施工技术进行了简要分析。
关键词：水工隧洞；封堵设计；施工技术引言：在对水工隧洞进行封堵的过程中，封堵体的设计和施工技术是十分关键的。
封堵体作为水工建筑物中的重要组成部分，在进行封堵工作过程中，要求与结构内的混凝土和周围的坚固岩石形成一个良好的堵体，提高水工隧洞的稳定性。
一、封堵体的设计1.封堵体的布置在确定封堵体的位置之前，要对其周围的地理情况和水文地质进行集中的分析，要了解周围地质的支护情况，对于一些相邻建筑物的布置也要进行及时的确定，封堵体的位置可以划分为两种：1.1主洞封堵体的布置主洞封堵体的布置应着重考虑以下四个因素：(1)地质条件的选择，封堵体的布置位置对于地质条件的要求很高，要尽可能的布置在地质条件较好的位置。
(2)大坝防渗帷幕的位置直接决定着封堵体的位置，当大坝防渗帷幕距离水工隧洞位置较远时，封堵体的位置就不会受到限制，但是当大坝防渗帷幕距离水工隧洞较近，甚至与水工隧洞相交时，就要将封堵体的位置布置于大坝防渗帷幕之上。
(3)由于经常会出现隧洞与隧洞之间相互结合的现象，所以要尽量保证封堵体能够与永久建筑物相互结合，避免后期改制。
(4)在进行封堵工作时，应该尽量满足隧洞附近建筑物的结构要求，协调好相邻建筑物与封堵体之间的关系。
1.2支洞封堵体的布置支洞封堵体的位置选择没有较大的限制，也没有较大的选择余地，在具体设计过程中，主要考虑两个因素：第一，主洞与支洞的交叉处不能够出现较大面积的软弱夹层和破碎带；第二，支洞口的封堵体尽可能不要被设计成为永久建筑物，这可能会影响到后期发展。
2.封堵体的体型选择封堵体的体型和长度应根据封堵体所承受内水压力的大小、地质条件、施工方法、封堵材料、运行要求，并考虑施工工期等因素综合分析研究确定，应在安全可靠的前提下，尽量简单实用，并尽可能具有较大的承载能力。
水工隧洞结构布置及其施工方法
试论水工隧洞结构布置及其施工方法摘要：水工隧洞具有工作面狭窄、工种多、地质条件影响大、施工组织复杂等特点。
隧洞的施工过程是开挖、衬砌和灌浆，当岩层比较完整时，可以在隧洞完全挖通后再衬砌，当岩层破碎时，应开挖一段衬砌一段，以保安全，本文主要分析水工隧洞结构布置及其施工方法。
关键词：水工隧洞，布置，施工1引言水工隧洞可以水电站有压引水隧洞和水利枢纽中的各种泄水隧洞为典型讨论其布置方式。
概括说，它们也可视为都由进口段、洞身段、出口段所组成，进口前和出口后当然还需长短深浅不等的引水渠和尾水渠。
引水隧洞的进口一般位于水库调节库容所相应的工作深度以下，进口水流经洞身流入水轮机做功后，由尾水管下泄。
位于水轮机四周的可自动改变开度的活动导叶实际相当于隧洞的工作闸门，用以调节流量。
2总体布置从隧洞的工作看，工作闸门设于出口段，故进口段只设拦污栅和事故检修闸门。
引水隧洞内一般流速较低以减小水头损失，而洞壁内水压力则较大，成为最主要的荷载。
当水轮机甩负荷、导叶骤闭时还要引起附加水锤压力，故当水头高、洞线长时，隧洞在通向水电站厂房前还要加建调压室(调压井或调压塔)以降低洞身水锤压力。
泄水隧洞可为有压隧洞，也可为无压隧洞。
无论前者或后者，洞内一般具有较高流速，出口段要设消能工。
有压隧洞显然必为深孔进水口。
无压隧洞则既可为表孔进口，也可为深孔进口，后者的洞身无压流态是靠进口后断面突扩实现的。
泄水隧洞一般要设置两道闸门，即控制泄流的工作闸门和隧洞或工作闸门本身检修时挡水的检修闸门。
洞身的工作状态与工作闸门的位置密切相关。
有压隧洞的工作闸门常设于出口，有便于观察、操作和检修之利；无压隧洞的工作闸门则设于进口，当其闭门挡水时洞身易成为无水状态。
检修闸门则都设于进口，且在工作闸门上游。
显然，工作闸门应能在动水中启闭。
深孔泄水隧洞的检修闸门则应能动水中关闭，而且可在静水中开启，后者之所以可能是因为届时已检修好的工作闸门将能封堵水流，实现平压。
水利工程隧洞方案
水利工程隧洞方案一、引言隧洞作为水利工程的一部分，广泛应用于蓄水、输水和排水等各个环节。
隧洞的建设对于提高水资源利用效率、改善生态环境和保障人民生活具有重要的意义。
本文将围绕水利工程隧洞的设计、施工和运营等方面展开探讨，以期为相关领域的研究和实践提供参考。
二、隧洞设计1.项目背景和概况本项目位于XX省XX市，隶属于XX水利工程，是一项关系到当地灌溉和供水的重要工程。
隧洞总长度为X公里，设计最大流量为X立方米/秒。
隧洞的建设将大大提高当地的水资源利用效率，满足农田灌溉和城市供水的需求。
2.地质勘探由于隧洞的地质条件对其设计和施工都具有重要影响，因此在设计之初就需要进行详尽的地质勘探。
我们的地质团队将完成隧洞所经过地区的地质勘探工作，包括地质构造、岩性和断裂带等方面的调查。
这将为后续的设计和施工提供可靠的地质数据支持。
3.隧洞设计参数根据地质勘探结果和工程要求，我们确定了隧洞的设计参数。
其中包括隧洞断面的尺寸及形状、洞身结构、防渗和排水设计等方面。
通过合理设计，我们将确保隧洞在满足流量要求的同时，保证结构的牢固和安全性。
4.建设材料选择在隧洞的建设中，我们将优先选择高品质的建设材料，确保隧洞的长期稳定性和安全性。
包括混凝土、钢筋、隧洞衬砌材料等。
在材料选择上，我们将充分考虑当地的物资供应、材料性能、经济成本等因素。
5.环境保护与治理在隧洞设计阶段，我们将充分考虑到环境保护与治理的问题。
包括隧洞建设对于当地生态环境的影响、施工中的环境保护措施、以及隧洞运营后的环境维护等方面。
我们将积极采取环保措施，最大限度减少对生态环境的影响。
三、隧洞施工1.施工技术隧洞的施工将采用先进的技术和设备，包括盾构法、钻爆法、开挖法等。
在施工过程中，我们将严格按照设计要求和施工规范，确保施工质量和安全。
同时，我们将对施工人员进行培训，使他们掌握先进的施工技术和安全操作规程。
2.施工管理在隧洞施工过程中，我们将建立科学、严格的施工管理制度，确保施工进度和质量。
水工隧洞施工组织设计方案
水工隧洞施工组织设计方案
隧洞施工是一项复杂的工程，需要仔细的组织设计和严格的施工管理。
本文将从施工组织设计方案的角度出发，探讨水工隧洞施工的组织设计方案。
一.前期准备
1.确定施工方案
在确定施工方案时，要充分考虑工程的技术性和经济性，同时考虑到施工过程中可能会遇到的问题和风险。
施工方案要经过多方面的论证，包括地质勘察、隧道围岩稳定性分析、隧洞开挖机械选择、隧道支护、掘进顺序、施工工艺流程、人员安全等因素。
2.施工设计
施工设计涉及到隧洞开挖进度、隧洞长度、工期、支护措施、经济效益等方面，需要根据前期的地质、水文和环境调查评估，结合规划、设计、造价等部门的意见进行设计。
在设计时还需要考虑到隧洞所处的地段、周边环境和通风问题。
3.组织框架
确定施工组织框架，明确各个职能部门和责任人，明确各项工作的时间节点和重要性，明确在各个阶段中应该有哪些检查、评审和审核工作。
二.施工方案的实施
1.施工流程。
阐述水工隧洞设计与施工优化方法
阐述水工隧洞设计与施工优化方法水工隧洞的设计和施工的优化运用到像我国大型的调水工程，例如像南水北调、引滦如唐、引江济太等。
水工隧洞的设计及施工的优化和我们的生活息息相关。
为此笔者查阅相关文献，写的此文以期为读者以及相关工作人员有所帮助。
1、中小型水工隧洞规模及类型划分之所以称之为水工隧洞是由于最大应用于在调水工程，当然水工隧道也可以运用到其他行业。
根据运输距离的不同其规模也不尽相同。
例如短型水工隧道、中长型水工隧道以及长型水工隧道等。
其类型的划分又根据隧洞洞室的断面、跨度的大小等因素分为四类。
其四类优缺点不尽相同，但是大致都包含“小”和“长”的特点。
为此对于用途和地质的差异其设计要以“三规模、四类型”为依据。
2、隧洞进出口设计应遵循“早进晚出，不刷坡或少刷坡”的原则隧洞，一般情况下大都是在山间或地下进行作业的工程。
所以在对隧洞进出口设计时应结合当地山体地质和周围的环境综合分析。
笔者认为在设计时应遵循11个字。
即早进晚出、不滑坡或少滑坡。
在这11个字的基础上对其进出口进行改造，例如像无洞门设计和简易洞门设计的方案。
另外。
值得一提的是，对进出口还要定期的进行检查、保养，以防有潜在的安全隐患。
3、隧洞结构防水原则应以堵为主！限排为辅隧洞防水结构原则的建立是综合地质环境，水文环境考虑的。
例如在提出以堵为主、限排为辅的防水原则时是根据随着工程的不断推进地表将出现下陷而提出的。
传统的隧洞结构在长时间的运作中，由于运载量的不固定以及水压的作用，其表面会出现裂痕进而使外水内渗、内水外渗的现象。
而“以堵为主、限排为辅”则恰恰弥补了这一缺陷。
4、中小型隧洞主要施工方案优化笔者认为要想使中小型隧洞施工方案得到优化应从施工支洞的优化、开挖施工机械优化、辅助设施的优化、爆破循环优化等四个环节着手处理。
4.1施工支洞优化工程队在进行隧洞工程施工时，为在投资最少的情况下获取最大的利润，往往在施工主洞的同时，另外设置支洞。
随着支洞设置的越来越普遍化，其不足之处也愈发明显。
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水工 隧洞 的衬砌包 括刚架 、 锚 喷支护及钢筋混凝 土衬砌 ３ 种结构型式 。根据隧洞穿越的 围岩条件不 同， 在水工 隧洞设计 时， 常采用 ２ 种 或 ３种结构 型式 组合 ， 以达到 施工安全和 围岩 稳定 的 目的。由于《 水 工隧洞设计规范》 中并未指导性地给出不 同结构型式所承受 围岩压力等外荷载 的比例 ， 设 计人员常忽视 围岩 自承能力 、 喷锚支护对外 荷载的分担 ， 造 成衬砌结构 断面 尺寸和投资浪费 、 工期 延长等不 良后果 。本 文结合山西大水网 建设 情况 ， 利 用有限元分析工 具 ， 对水工 隧洞 （ 城 门洞 型 ） 受力 情况进行 了定性的探讨 。 喷Ｃ ２ ０
利用 理正 岩土系列 ５ ． ５版隧洞衬砌设计按平 面杆件对衬砌
计算衬砌 内力 ， 计算结果见图 ２ 、 图３ 。
２结构 力学方法分析
喷锚支护在混凝土硬 化的不 同阶段 ， 受力是不 同的， 对结
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ４ — ０ ９ — ０ ３
作者简介 ： 李向 东（ １ ９ ８ ２ 一 ） ， 男， ２ ０ ０ ５年毕业于河北农 业大学水利水 电工程专业， 工程师。
１ 隧 洞 工 程 特 性 及 地 质 情 况
山西大水 网某水 工隧洞等别 为 Ⅲ等 ， 建筑物 为 ３级 ， 环境 类别 为二类 。采用城 门洞型 断面， 洞段主要穿过地层为黄绿色 小竹叶状灰岩 与泥质条带灰 岩互层夹厚层 鲕状灰 岩 、 泥质条带 灰 岩 ，灰黄 、黄 白色厚层含 隧石条带 白云岩。洞顶 围岩厚度
山 西水利科 技
文章编号 ： １ ０ ０ ６ — ８ １ ３ ９ （ ２ ０ １ ４） ０ ４ — ０ ４ ４ — ０ ２
２ ０ １ ４年 １ １月
浅谈水工 隧洞设计 方法
李 向东
（ 山西省水利水 电勘测设计研究 院 山西太原 ０ ３ ０ ０ ２受力情 况复杂， 采 用有 限元设 计方 法， 可 以真 实的模拟 隧洞衬砌 结构受力情况 ， 适 当增 大锚
杆数 量及 挂 网喷 混 凝 土 厚 度 ， 使 支护 结 构 更加 合理 。
关键词 ： 隧洞 ； 有 限元 ； 衬砌
中图分类号： Ｔ Ｖ ２ ２ ２ 文献标 识码 ： Ｂ
Ｂｒ ｉ ｅ ｆ Ｔａ ｌ ｋ ａ ｂｏ ｕｔ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｍｅ ｔ ｈｏ ｄ ｏ ｆ Ｈｙ ｄｒ ａ ｕｌ ｉ ｃ Ｔｕｎｎｅ ｌ Ｌ Ｉ Ｘｉ ａ ｎ ｇ — — ｄ ｏ ｎｇ Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｓ ｉ ｔ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｕｌ ｉ ｃ ｔ ｕ ｎ ｎ ｅ ｌ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｉ Ｓ ｃ ｏ ｍｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ ｄ．Ｆｉ ｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｗａ ｓ
图 ｌ 隧 洞 结 构 图
构作用的贡献也是不 同的。采用结构力 学方 法分 析时 ， 常将喷 锚支护作 为结构的安全储备 ，不考虑其对 围岩压力 的分担作 用 。钢筋混凝 土衬砌所受 的围岩压力 ， 采用普 氏塌落拱方法计
算， 各荷载计算结果见表 １ 。
１ ０ ． ０ — １ ０ ０ ． ０ ｍ， 部分洞段可能存在 上层滞水 ， 隧洞 围岩类别总体