水利水电勘测设计技术文件范本全文库FJD35200a

1、FJD FJD35200 水利水电工程技术设计阶段 竖井设计大纲范本 水利水电勘测设计标准化信息网 1998年8月 工程技术设计阶段 竖井设计大纲 主 编 单 位: 主编单位总工程师： 参编 单 位: 主要编写人员： 软件开发单位： 软件编写人员： 勘测设计研究院 年月 目次 1. 引 言 . 4 2. 设计依据文件和规范 . 4 3. 基本资料 . 4 4 竖井结构设计 . 7 5. 喷锚支护设计 . 15 6. 竖井内部交通、排水防潮等设计 . 18 7. 基础处理 . 18 8. 技术专题研究 . 18 9. 工程量计算 . 18 10. 应提供的设计成果 . 18 附录 A 竖井侧向山

2、岩压力 19 附录 B 井颈基底承压力计算特征数表 21 附录C竖井壁座计算公式23 附录 D 竖井与隧洞联接形式 25 1引言 1.1 工程概况 工程位于，是以为主，兼有等综合利用的水利水电枢纽工程。电 站总装机容量 MW,年发电量 kWh。电站为 厂房，厂房高 m, 宽 m,长m。 本工程初步设计报告于 年月审查通过。 1.2 水电站竖井分类 提示：按竖井内有无水情况可分为干井和湿井两大类; (1) 干井：主要包括交通运输井、电缆井、通风竖井、施工竖井等； (2) 湿井：主要包括压力水道竖井、调压井、竖井式溢洪道、闸门井等； 本大纲仅适用于干井设计，不涉及湿井设计。 2设计依据文件和规范

3、2.1 有关本工程的文件 (1) 工程初步设计报告； (2) 工程初步设计审批文件； (3 )工程技术设计任务书。 2.2 主要设计规范 (1 )SD 335 89水电站厂房设计规范(试行)； (2 )SDJ 20 78水工钢筋混凝土结构设计规范(试行) (3 )SDJ 10 78水工建筑物抗震设计规范(试行)； (4 )SD 134 84水工隧洞设计规范； (5 )GBJ 86 85锚杆喷射混凝土支护技术规范； (6 )SDJ 212 83水工建筑物地下开挖工程施工技术规范； (7 )SL 47 94水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范; (8 )SDJ 207 82水工混凝土施工规范。

4、3基本资料 3.1 工程等别与建筑物级别 (1) 工程等别：等； (2) 建筑物级别：级。 3.2 地震烈度 (1 )基本地震烈度： 度； (2 )设计地震烈度： 度。 3.3 洪水标准 (1 )竖井进口处设计洪水重现期：_a (2 )竖井进口处校核洪水重现期：_a 3.4 水位和流量 水位和流量见表1。 表1水位和流量表 指标 项目 单位 设计洪水 校核洪水 流量(Q) 3/ m /s 水位(Z) m 3.5 气象 (1) 月平均气温，见表2。 表2月平均气温表单位：C 月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 全年 平均气温 (2 )绝对最高气温： C; 绝对最低气温：C

5、o (3) 多年平均最大风速： m/s; 风的吹程：km。 (4) 冻土厚度：mo 3.6 水文地质 (1) 地下水位：m; (2) 渗透系数：m/s; (3) 井筒内涌水量：m 3/s; (4) 地下水有无侵蚀性： 。 3.7 工程地质 (1) 地形图(1/200 1 / 500); (2 )地质剖面图及柱状图； (3) 围岩物理力学特性指标见表3。 表3围岩物理力学特性指标 岩层 岩性 岩、土 厚度， m 容重 kN/m 3 承载能力 MPa 内摩擦角 () 凝聚力 MPa 坚固 系数 抗压 强度 MPa 抗拉 强度 MPa 弹性 抗力 2 kN/m 弹性 模量 MPa 泊桑比 围岩 分类

6、 第一层 第二层 注：1.按竖井自上而下穿过地层的顺序逐层填写; 2.各项指标根据实际情况增减。 3.8 竖井设计参数 (1 )井筒中心座标：xm; y m; (2 )竖井井口标高：m; (3 )竖井井底标高：m; (4) 竖井深度：m; (5 )竖井内允许最大风速： m/s; (6)竖井内交通允许最大运行速度： m/s。 3.9 材料特性及安全系数 3.9.1 混凝土 (1) 混凝土标号：。 (2) 混凝土容重：kN/m 3; 钢筋混凝土容重： kN/m 3。 (3 )混凝土弹性模量，见表4。 表4混凝土弹性模量 混凝土标号 弹性模量，MPa 混凝土泊桑比：。 (4 )混凝土设计强度，见表

7、5。 混凝土标号 轴心抗压 弯曲抗压 抗拉 抗裂 表5混凝土设计强度指标 单位：MPa 3.9.2 钢筋 (1)钢筋弹性模量，见表 6。 表6钢筋弹性模量单位：MPa 钢筋种类 弹性模量 钢筋泊桑比： (2 )钢筋的设计强度，见表7。 表7钢筋设计强度单位：MPa 钢筋种类 设计强度 受拉钢筋 受压钢筋 3.9.3 安全系数 （1）强度安全系数，见表 （2）双锥形：适用于段高较大，或抗压强度较低岩层中，位置选择同单锥形； （3）长腿式：适用于松软、不稳定岩层中。 4.11.3 计算公式，见附录 C 4.12 竖井与隧洞的联接 4.12.1 竖井与隧洞连接形式 提示：根据竖井平面位置，一般有两种

8、联接形式，见附录Do （1）侧面联接：竖井在隧洞一侧，井底与洞底齐平，中间用通道相连； （2）拱顶联接：竖井设在顶拱上，竖井中心线与隧洞中心线重合。 提示：（1）在井筒与车场相接处，围岩压力有所增加，应力比较集中，通常采用衬砌加厚或 增设钢筋进行加固。 （2）结构尺寸确定可参考矿山、铁路等有关设计资料。 4.12.2 竖井与井底车场联接（马头门） 5喷锚支护设计 5.1 工程类比法设计的基本原则与方法 5.1.1 设计方法 提示：（1）直接设计法： 考虑围岩力学特性、工程条件、竖井尺寸、施工方法等因素，将要设计的竖井与已建成 并投入运行的工程进行类比，决定支护类型和支护参数。 （2）间接工程类

9、比法： 根据现行锚喷支护设计规范，按围岩分类及锚喷支护设计参数表决定支护形式和参数。 5.1.2 设计基本原则 （1）锚喷支护参数表制定是以已建工程经验和实践为依据，并经综合比较分析确定； （2）应用工程类比法时，要弄清围岩稳定破坏类型； （3）最终支护参数确定，要借助于监控设计指导，必要时要进行修正。 5.2 锚喷支护型式 提示：（1 ）喷混凝土支护; （2）锚杆支护； （3 ）喷混凝土+锚杆支护； （4）喷混凝土 +锚杆+钢筋网支护。 根据工程级别和围岩类别（I类围岩）等选定。当井径小于 5.0 m围岩稳定，无碎块脱 落时允许“无支护”类型。 5.3 工程类比法确定喷锚支护设计参数 5.3

10、.1 间接工程类比法 提示：（1）井壁采用锚喷作初期支护时，下表（1）中支护参数可适当减小，可参考下表（2） （2） 山类围岩中井筒深度超过500 m时，下表（1）中支护参数应予以增大； （3） 设置混凝土圈梁时，间距宜为8e 12m，加固围岩的锚杆应与圈梁连成一体。 表（1）竖井锚喷支护类型和设计参数 围岩 类别 竖井毛径 D，m DV 5 5D 7 I 100 mm厚喷射混凝土，必要时， 局部设置长 1.5m2.0 m的锚 杆。 100 mm厚喷射混凝土，设置长2.0m 2.5m的锚杆，或150mm厚喷射混凝土。 n 100mm- 150mm厚喷射混凝土，设 置长1.5m 2.0 m的锚杆

11、。 100mm- 150 mm厚钢筋网喷射混凝土， 设置长2.0m 2.5m的锚杆，必要时，加 设混凝土圈梁。 m 150mm- 200m m厚钢筋网喷射混 凝土，设置长1.5m2.0m的锚 杆，必要时，加设混凝土圈梁。 150mr 200mm厚钢筋网喷射混凝土，设 置长2.0m 3.0m的锚杆，必要时，加设 混凝土圈梁。 表(2)竖井锚喷支护类型及设计参数 围岩 类别 支护参数 井筒毛径DV 5 m 5nK D 8 m 8 m D 12m I 50mnr 80mn厚喷射混 凝土与长1.5m2m的 锚杆，或100mm厚喷射 混凝土。 80mnr 100mm厚喷射混 凝土与长2m-2.5m的锚

12、杆，或150 m厚喷射混凝 土。 100mrrr 150mm 厚喷射 混凝土与长 2.5m3m 的锚杆，必要时设置钢 筋网。 n 80mm- 100mm厚 喷射混 凝土与长1.5m2m的 锚杆。 100mriv 120m m厚喷射混 凝土与长2m-2.5m的锚 杆，必要时加设混凝土 圈梁。 120mrrr 150mm 厚钢筋 网喷射混凝土与长 2.5m3.5m的锚杆，必 要时加设混凝土圈梁。 m 100mrrr 150mm 厚钢筋 网喷射混凝土与长 1.5m2m的锚杆，必要 时加设混凝土圈梁。 150mm厚钢筋网喷射混 凝土与长 2m 3m的锚 杆，必要时加设混凝土 圈梁。 150mm- 20

13、0mm厚 钢筋 网喷射混凝土与长 3m 4m的锚杆，必要时 加设混凝土圈梁。 532 直接工程类比法 提示：根据有关工程实例进行类比，决定设计参数。 5.4 喷锚支护理论设计 提示：喷锚支护设计参考： (1) 水利水电工程地下建筑物设计手册第七章第五节； (2) 顾鹏飞等编水电站厂房设计第十二章第二节及第四节; (3) 有关规范； (4) 建井工程手册第三卷第十一篇第五章第三节及第四节。 提示：喷射混凝土支护设计可参考下列资料： (1) 建井工程手册第三卷第一篇第五章表 11 5- 13及表11 5- 14; (2) 锚杆喷射混凝土支护技术规范 (GEJ 86 85)第三章第四节及第五节。 5

14、.4.1 喷混凝土设计 5.4.2 锚杆设计 锚杆设计要考虑系统锚杆与局部锚杆两种情况。 提示：锚杆设计可参考下列资料： (1) 建井工程手册第三卷第一篇第五章表11 5 12; (2) 锚杆喷射混凝土支护技术规范(GEJ 86 85)第三章第三节。 5.4.3 喷、锚、网联合设计 设计时要分别计算喷混凝土、锚杆、钢筋网提供的支护抗力，然后验算锚喷支护加固围 岩的安全系数。 5.5 利用平面有限元程序确定支护参数 提示：(1 )利用平面有限元程序分析竖井周边围岩稳定、应力、应变和位移等情况； (2)根据有限元分析成果，提岀合理的锚喷支护参数。 6竖井内部交通、排水防潮等设计 6.1 竖井内部交

15、通 6.1.1 电梯 （1）根据竖井高度、电梯每站运行高度、运行间隔、运行速度等进行电梯选型； （2）电梯运行速度不超过允许速度； （3 ）根据厂家提供的电梯资料进行布置。 6.1.2 楼梯设置 竖井内部除设置电梯进行上下联系外，还要考虑布置楼梯，以便在电梯故障、维修时也 不影响交通。 6.2 排水、防潮 提示：（1）竖井要考虑防潮、排水设计；排水设计及设备选择按有关规定进行。 （2）处在地下水部位的竖井段，为防止外水内渗，在衬砌混凝土拌合过程中需加防水 剂，以达到抗渗、限裂之目的。 7基础处理 提示：（1 ）基础处理可按有关规程、规范进行设计； （2）破碎带处理方法主要采用混凝土塞和进行固结

16、灌浆。 8技术专题研究（必要时） 提示：根据工程的具体情况与需要选择专题 9工程量计算 9.1 工程量计算原则 提示：参考交通运输洞设计大纲范本的工程量计算要求。工程量计算要提供工程量表，并根 据预算要求分项细列。 （1 ）根据布置、结构计算成果确定主要结构工程量； （2 ）工程量计算应满足预算要求。 9.2 工程量计算项目 工程量计算项目见表11。 表11竖井主要工程量表 项目 单位 工程量 备注 土方明挖 3 m 土方洞挖 3 m 石方明挖 3 m 石方洞挖 3 m 混凝土衬砌 3 m 回填混凝土 3 m 喷混凝土 3 m 回填灌浆 2 m 固结灌浆 m 锚杆 根 钢筋 t 钢材 t 其它

17、 10应提供的设计成果 10.1 报告与计算书 (1 )设计报告(竖井部分)； (2 )计算书； (3) 专题研究报告(必要时)。 10.2 图纸 (1) 竖井布置图； (2) 竖井结构布置图。 10.3 工程量汇总表 附录A竖井侧向山岩压力（地压）计算 F083FA 竖井岩石压力计算，见表A1。 表A 1 竖井 侧向 山岩 压力 计算 表 岩石 特征 计算图示 计算公式 符号注释 重液公式: P=y H P水、土混合重液的侧压力 ，kPa ; y水、土混合液容重，kN/m 3; H 计算点水头高度，m。 水 土 悬浮理论公式： Pk计算点侧压力，kPa; Y s水的容重，kN/m 3 ; H

18、 k计算点水头高度，：m。 层 nk 2k PkrsHk (hkghk) tg (45) k 1k 12 n地下水位以上各土层 rkhk容重与厚度乘积之总 k 1和，kPa; 地下水位以下各土层 k h悬浮容重与厚度乘积之 rkhk总和，kPa； k 1 rs 土层颗粒干容重，kN/m 3; 土层孔隙比； k计算点土层的内摩擦角。 基 岩 静水压力公式 Pk = YH k 符号意义同上栏 岩石 特征 计算图示 计算公式 符号注解 备注 土 秦巴列维奇公式: Pn=(Y P， n) A n - An=t 1 h 1 + 丫2人2 +Y n 1 hn 1)An (Ylhl + 丫 2 h 2 +y

19、 n 1 h n 1+Ynh 3 g 2 (4 5 n / 2) Pn、P， nn岩层顶面和底面作用在井壁单位面积 上的侧压力，kPa; Y1、Y 2Y n 各岩层容重，kN/m h1、h2hn各岩层厚度，m; Ann岩层侧压力系数； ， n第n层岩石似内摩擦角； 3 与第n层岩石倾角有关的压力分布不均匀系 数,见下表： 岩层 倾角 Rb t围岩切向应 力 b计算点处岩 体单轴湿抗 压强度 CT (7 松散体理论公式： P = YHtg 2 (452) P作用在井筒上单位面积上压力，kPa; Y 井筒所通过岩层的加权平均容重，kN/m H井筒计算点距地表深度，m; 加权平均内摩擦角。 3 附录

20、B井颈基底承压力计算特征表 井颈基底承压力计算特征数表见表B1。 表B1井颈基底承压力计算特征数表 ah Az * A * B* D * 0 oo co co 0.1 240000.0 -120000.0 360000.0 360000.0 0.2 15000.0 -7500.0 22500.0 22500.0 0.3 2963.0 -1481.4 4444.4 4444.6 0.4 937.65 -468.60 1406.3 1406.4 0.5 384.02 -191.98 576.00 576.20 0.6 185.07 -92.50 277.57 277.81 0.7 99.88 -4

21、9.92 149.80 150.08 0.8 58.59 -29.25 87.84 88.16 0.9 36.54 -18.23 54.77 55.13 1.0 23.96 -11.93 35.89 36.29 1.1 16.34 -8.12 24.46 24.90 1.2 11.52 -5.70 17.22 17.70 1.3 8.346 -4.111 12.46 12.98 1.4 6.186 -3.026 9.212 9.770 1.5 4.675 -2.266 6.941 7.539 1.6 3.592 -1.720 5.312 5.949 1.7 2.799 -1.319 4.118

22、 4.794 1.8 2.208 -1.019 3.227 3.941 1.9 1.760 -0.790 2.550 3.301 2.0 1.414 -0.614 2.028 2.816 2.1 1.145 -0.475 1.619 2.443 2.2 0.931 -0.365 1.296 2.155 2.3 0.761 -0.276 1.037 1.931 2.4 0.624 -0.204 0.828 1.754 2.5 0.512 -0.146 0.658 1.615 2.6 0.421 -0.0978 0.518 1.504 2.7 0.345 -0.0582 0.403 1.416 2.8 0.282 -0.0255 0.308 1.346 2.9 0.230 0.0015 0.228 1.289 3.0 0.186 0.0235 0.162 1.244 3.2 0.118 0.0559 0.0623 1.176 3.4 0.0706 0.0756 -0.0050 1.131 3.6 0.0376 0.0857 -0.0481 1.098 3.8 0.0153 0.0885 -0.0732 1.073 4.0 0.0008 0.0856 -0.0848 1.052 竖井壁座计算公式见表C1 计算图例 附录C竖井壁座计