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水利工程管理——隧洞和涵管的管理(教案).docx

教学内容板书或旁注第一节日常养护（一）检查书上1-5（二）养护6・9第二节坝下涵管常见病害处理一、常见病害及产生原因（一）、管身断裂漏水常见原因有六个方面：1、2、3、4、5、6、（二）、水流流态不稳而引起的管身破坏及气蚀流态不稳的原因及产生的破坏1、操作不当2、设计不合理3、门槽形状，表面不平整（三）、出口消力池破坏破坏原因及现象二、病害处理（一）、涵管断裂漏水处理1、地基加固（1）管身上部填十不高，开挖坝身后处理。

（2）管内钻空灌浆2、表而贴补主要用环氧树脂贴补3、结构补强（1）灌浆（2）加套管或内衬（3）支撑或拉锚4、顶管法建新管（二）出口消力池的加固和修复1、增建第二级消力池适用条件2、增加海漫长度和抗冲能力。

第三节隧洞常见病害及处理一、隧洞常见病害及成因（一）隧洞洞身衬砌断裂破坏及漏水引起隧洞洞身衬彻断裂破坏的原因很多，主要有以卜•儿个方面。

（1）岩石变形或不均匀沉陷。

（2）施工质量差。

（3）水锤作用。

（4）其它原因。

（二）隧洞的气蚀与磨损1、隧洞产牛气蚀的主要原因如下。

（1）洞体局部体形不合流线。

由于体形不合流线，造成水流流线与边界分离，产生气蚀。

（2）闸门后洞壁有突出棱角，表面不平整。

广东省江河水库坝下输水管，进口处装有五孔转动闸门，水流进入洞身呈直角突变，再加上门后洞壁表面不平整，结果发生局部气蚀。

1974年检查，有人小蚀点56处，最深39cm o（3）门槽形状不好和闸门底缘不平顺。

当工作水头和流速很大时，水流通过闸门后，脉动加剧，易产生气蚀。

（4）管理运用不当。

2、隧洞的磨损也是常见的问题。

我国的多泥沙河流，高速含沙水流对隧洞的磨损是急待解决的问题。

水流中推移质泥沙和悬移质泥沙对隧洞均有磨损，但又有所不同。

悬移质泥沙磨损破坏过程缓慢，高速含沙水流通过隧洞边壁摩擦，产牛边壁剥离。

推移质泥沙是以滑动、滚动的方式在建筑物表面运行，除了摩擦作用外，还有冲击作用。

故推移质主要是冲击、碰撞作用对隧洞表而的破坏。

水工隧洞与坝下涵管

分缝及止水
3.灌浆
隧洞灌浆可分为回填灌浆和固结灌浆两种：（1）回填灌浆回填灌浆是为了填充衬砌与围岩之间的空隙，使衬砌与围岩紧密结合，以改善传力条件和减少渗漏。（2）固结灌浆固结灌浆是为了加固岩石、提高围岩地整体性，减小山岩压力，保证岩石的弹性抗力，减小地下水对衬砌的压力＆减小渗漏。
2、有压隧洞洞身的断面主要为圆形。因为有压隧洞的主要荷载为均匀内水压力，对圆形断面而言，受力条件较好，且断面湿周最少。当过水面积一定时，圆形断面较其他形式的断面具有较大的过水能力。如洞径和内外水压力都不大，为了施工方便，也可采用无压隧洞常用的断面形式。
有压隧洞的断面尺寸，可根据给定的流量，作用水头及纵剖面布置，通过水压力计算几水工模型试验来确定。有压隧洞的过流能力按管流计算。为了保证洞内水流处于有压流态，一般要求洞顶应有2m水头以上的压力富裕值，流速越大，压力富裕值也应加大。
4.排水
在无压隧洞中，当洞外水压力较大时，可在洞内最高水面线以上通过衬砌设置排水孔。对于由外水压力控制衬砌设计的有压隧洞，宜采取排水措施，通常在隧洞底部设置纵向排水管。
7.3.3 出口段构造
隧洞的出口建筑物主要包括：渐变段、闸室段和消能设施。一般有压隧洞在出口处设闸室段，用以布置闸门及启闭设备（如图），门前设渐变段，出口之后为消能设施；无压隧洞的出口处往往不设工作闸门而仅设门框，以防洞脸及其上部岩石崩坍，洞身直接与消能设施相连接（如图）。
第七章水工隧洞与坝下涵管
7.3水工隧洞各组成部分的形式及构造
•
进口段
• 水工隧洞的组成
洞身段
•
出口段
7.3.1 进水口的形式及构造
一、进口建筑物的形式

水工隧洞与坝下涵管—认识坝下涵管

深孔式进水口
它的孔口设在上游坝面坡脚处，其上设有转动门或斜拉门，用钢丝绳与坝顶启闭机相连。
深孔式进水口构造简单、操作方便、造价低、启闭力小，对于多泥沙河流以及水头较高的情况不利。
闸阀式进水口
阀门既可安置在上游塔身或竖井中，也可设置在下游坝脚闸阀室内。
03
涵管管身的断面形状和构造
管身的断面形状和尺寸
线路选择及工程布置
1、涵管必须放在坚实可靠的地基上，最好是岩基。对低坝尚可考虑放在密实、均质而稳定的土基上，不能放置在填土地基和坝身填土上。
2、涵管线路要短直、水流要顺畅。需转弯时，弯道半径应不小于5倍管径，偏转角不能超过60°
3、涵管进口位置，应视运用要求而定。引水灌溉时要与灌区同侧而且要满足灌溉所需要的高程；泄洪、排沙时应布置在河槽主流部位，在满足泄洪流量的前提下宜高一些；用作导流和放空水库的涵管进口宜低一些。同时，力争作到一条涵管可以完成几种功能的要求。
管身构造
为增加渗径，减小渗压和渗透坡降，防止沿管道外壁发生接触冲刷和集中渗流，常沿涵管四周建造一凸起的环状腰带，这就叫截水环。其材料可用浆砌石或混凝土，凸出高度约0.6～1.5m，顶厚为0.3～0.6m。
截水环
Байду номын сангаас
管身构造
涵衣
为了更有效的防止集中渗流，加强管身和填土的结合，可在涵管四周铺一层l～2m厚的粘土用作防渗，这就称作涵衣。对浆砌石涵管尤为重要，因它还可阻止沿管身的横向渗透。
小结与思考
（1）什么是坝下涵管？（2）坝下涵管的线路选择与工程布置应如何考虑？（3）坝下涵管的进口型式有哪些？（4）坝下涵管的断面型式？（5）坝下涵管的构造有哪些？分别有什么作用？。

7.1第七章水工隧洞与坝下涵管第一节资料

水
2．进口段的组成及构造
工
进口段的组成包括：进水喇叭口、闸门室、通
建
气孔、平压管和渐变段等。（1）进水喇叭口
筑
（2）通气孔
物
设在泄水隧洞进口或中部的闸门之后应设通气孔，其作用是：
①在工作闸门各级开度下承担补气任务；
②检修时，在下放检修闸门后，放空洞内水流时补气
③检修完成后，向检修闸门和工作闸门之间充水时，通气孔用以排气。
工
1．洞身断面形式及尺寸
建
（1）无压隧洞的断面形式及尺寸无压隧洞多采用圆拱直墙形（城门洞）断面。
筑
无压隧洞的断面尺寸主要根据其泄流能力要
物
求及洞内水面线来确定。（2）有压隧洞的断面形式及尺寸
有压隧洞由于内水压力较大，一般均采用圆形断面。
有压隧洞的断面尺寸应根据泄流能力要求以及沿程压坡线情况来确定。
物
内水压力等荷载。围岩压力与岩体承载能力的大小，主要取决于地质条件。因此，应使隧洞尽量
避开软弱岩层和不利的地质构造。
第一节水工隧洞概述
水（二）水流特点
工
枢纽中的泄水隧洞，其进口深式泄水洞。
建
由于作用在隧洞上的水头较高，流速较大，如
筑
果隧洞在弯道、渐变段等处的体型不合适或衬砌表面不平整，都可能出现气蚀而引起破坏，所以要求
第二节水工隧洞的布置和构造
水（2）塔式
工
塔式进口建
建
筑物是独立于隧洞的进
筑
口处而不依
连。
构造布置见图
第二节水工隧洞的布置和构造
水（3）岸塔式
工
此种进口是
建
在开挖后洞岩坡上的进
筑
塔。

水工隧洞与坝下涵管—水工隧洞洞身形式与构造

1、无压隧洞断面型式
（2）马蹄形由三个不同半径的圆弧组成；优点受力条件好；缺点施工复杂；适用当岩石比较软弱破碎，洞壁坍塌严重，铅直山岩压力及侧向山岩压力较大，且底部也存在山岩压力时，可采用马蹄形断面形式。
1、无压隧洞断面型式
（3）圆形断面当地质条件差，同时又有较大的外水压力时，可考虑采用圆形断面。当采用掘进机开挖施工时，也可采用圆形断面。
平整衬砌
也称护面或抹平衬砌。采用砼、喷浆、砌石等，护面不承受荷载。作用：减小糙率，防止渗漏，保护岩石不受风化。适用：围岩条件较好，水头、流速较低的情况。优点：造价低，施工方便。对无压洞，如岩石不易风化，可只衬护过水部分。
衬砌的型式
预单应层力衬衬砌砌
适用：高水头有压隧洞。
组合衬砌
内层：钢板、钢筋网喷浆；外层：砼或钢筋砼。顶拱：砼；边墙和底板：浆砌石。顶拱：喷锚支护；边墙和底板：砼或钢筋砼（无压洞）。顶拱、边墙：先喷锚，再用砼或钢筋砼衬砌。适用：特别适用于自稳能力差、容易发生塌方的软弱破碎岩体中开挖的隧洞。
03
衬砌的构造
衬砌的构造
施工缝（临时）
施工分块决定
1
分
沉降缝（永久）
缝

不均匀沉降
伸缩缝（永久）干缩及温度应力
一缝多用
衬砌的构造
回填灌浆：填充衬砌与围岩之间的空隙
2
固结灌浆：
灌
加固固结围灌岩浆，：提高围岩整体性，减小山岩压力，保证岩石的弹
浆
性加抗固力围，岩减，小提地高下围水岩对的衬整砌体的性压力。
（2）有压隧洞的断面型式有哪些？
水工隧洞洞身衬砌
目录
1 衬砌的概念及作用 2 衬砌的型式 3 衬砌的构造

水工建筑物第七章

3.岸塔式及斜坡式进水口 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；易岩坡上；满足稳定要求，对岸坡也起一定的支撑作用。支撑作用。
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 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、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。的情况。当地质条件较差、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。或构造 1.衬砌的分缝和止水 1.衬砌的分缝和止水变形缝是为防止不均匀沉陷而设置。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、大小、断面尺寸和地质条件发生变化之处。化之处。
施工缝有纵向与横向两种。施工缝有纵向与横向两种。横向施工缝间距一般为6 12m；间距一般为6—12m；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。目则应根据结构型式及施工条件确定。
当地质条件差或地下水压力很大时，当地质条件差或地下水压力很大时，也可采用圆形断面。采用圆形断面。无压隧洞的断面尺寸应根据水力条件（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。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；小断面尺寸：高度≥1.8m，宽度≥1.5m；圆形断面内径≥1.8m。断面内径≥1.8m。 2.有压隧洞的断面型式和尺寸 2.有压隧洞的断面型式和尺寸断面型式多为圆形，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。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。断面尺寸应根据水力计算确定。

水工隧洞与坝下涵管讲义

2.结构特点（洞身处于地下）
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
布置临时支护和永久性衬砌。
在运行期，承受较大内水压力的隧洞，要求围岩具有足够的厚度
和必要的衬砌。
第一节概述
二、工作特点
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。
黄池沟
三河口水利枢纽
第二节水工隧洞的布置
一、水工隧洞的布置
2.线路选择
泄水隧洞的线路选择是设计中的关键，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）隧洞的线路应尽量避开不利的地质构造、围岩可能不稳定及地下水位高、渗流量丰富的地段，以减少作用于衬砌上的围岩压力和外水压力。
（2）在平面上应力求短、直，这样可以减少工程费用，方便施工、减少水头损失。另外，进出口应使水流尽量平顺，且对其他建筑物无影响。
第二节水工隧洞的布置
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，确定洞线位置。
（2）在选定洞线的基础上，根据地形、地质、水流条件，选定进口位置及型式，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、尾水位以及与其它建筑物间的相互关系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。
第二节水工隧洞的布置
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）检修闸门：一般设在进口，要求能在短期内挡水，在静水中启闭，所有隧洞都应设检修闸门。（2）事故闸门：位于检修门上游，用以在发生事故时快速关闭（快速闸门）。要求在动水中关闭，静水中开启，一般大型工程中采用。（3）事故检修门：具备检修闸门和事故闸门的特点，因此可在动水中关闭，静水中开启。

水工隧洞与坝下涵管—水工隧洞的进出口建筑物

隧洞的进口建筑物型式
目录
1 竖井式 2 塔式 3 岸塔式 4 斜坡式
01
竖井式
竖井式
在隧洞进口附近的岩体中开挖竖井，井壁衬砌，闸门设在井的底部，井的顶部布置启闭机械及操纵室；优点：结构简单，节省工作桥,不受风浪和冰的影响，抗震及稳定性好；缺点：竖井开挖困难，竖井前的隧洞段常处于水下，检修不便。适用：主要适用于河岸岩石坚固，开凿竖井无塌方危险的情况。
检
修
工
闸
作
门
闸
门
04
通气孔
通气管
通气孔是向闸门后通气的一种孔道。其主要作用是补充被高速水流带走的空气，防止气蚀破坏和闸门的振动，同时在工作闸门和检修闸门之间充水时，通气孔又兼作排气孔。因此，通气孔通常担负着补气、排气的双重任务。
05
出口建筑物组成
出口建筑物组成
隧洞出口建筑物主要包括渐变段、闸室段及消能设施有压隧洞出口设工作闸门和启闭设施，闸门前为渐变段，出口之后为消能设施无压隧洞出口仅设置门框，洞身段直接与下游消能设施相连隧洞出口的消能方式与岸边溢洪道相似，常采用挑流消能和底流消能
02
塔式
塔式
独立于隧洞首部而不依靠岩坡的封闭式塔或框架式
框
塔，塔底装设闸门。一般在塔顶设操纵平台和启闭机
架式
室，也有工程在塔内设油压启闭机。
塔
优点：独立悬臂结构，布置紧凑,闸门检修相对来说方便。
缺点：需另设工作桥，可能增加投资，需进行稳定验
封
算。
闭
式
塔
适用：进口处岸坡低缓,覆盖层较厚,山岩破碎,不宜开
凿竖井的情况。
03
岸塔式
岸塔式
靠在开挖后洞脸岩坡上的直立或倾斜的进水塔。优点：稳定性比塔式好，造价比塔式省，施工方便，地形、地质条件许可时优先选用；缺点：若倾斜,闸门也斜,启门力增加,不易靠自重关闭闸门。适用：进口处岩石坚固，岸坡较陡，可开挖成近于直立的陡壁时。