7.1第七章水工隧洞与坝下涵管第一节ppt课件

1、水工建筑物第七章第七章 水工隧洞与坝下涵管水工隧洞与坝下涵管第一节第一节 水工隧洞概述水工隧洞概述第二节第二节 水工隧洞的布置和构造水工隧洞的布置和构造水工建筑物第一节第一节 水工隧洞概述水工隧洞概述 一、水工隧洞的特点一构造特点 在岩层中开挖隧洞后，引起洞孔附近应力重新分布，岩体产生新的变形，严重的会导致岩石崩塌。围岩除了产生作用在衬砌上的围岩压力以外，同时又具有承载才干，可以与衬砌共同接受内水压力等荷载。围岩压力与岩体承载才干的大小，主要取决于地质条件。因此，应使隧洞尽量避开脆弱岩层和不利的地质构造。水工建筑物第一节第一节 水工隧洞概述水工隧洞概述二水流特点 枢纽中的泄水隧洞，其进口深式泄

2、水洞。 由于作用在隧洞上的水头较高，流速较大，假设隧洞在弯道、渐变段等处的体型不适宜或衬砌外表不平整，都能够出现气蚀而引起破坏，所以要求隧洞体型设计得当、施工质量良好。 泄水隧洞的水流流速高、单宽流量大、能量集中，在出口处有较强的冲刷才干，必需采取有效的消能防冲措施。水工建筑物第一节第一节 水工隧洞概述水工隧洞概述三施工特点 隧洞洞身断面小，施工场地狭窄，洞线长，施任务业工序多，干扰大，工期普通较长。尤其是兼有导流义务的隧洞，其施工进度往往控制着整个工程的工期。因此，加快施工进度是隧洞工程建立中需求引起足够的注重。水工建筑物第一节第一节 水工隧洞概述水工隧洞概述二、水工隧洞的类型二、水工隧洞的

3、类型1.1.按用途分类按用途分类1 1泄洪洞；泄洪洞；2 2引水洞；引水洞；3 3排沙洞；排沙洞；4 4放空洞；放空洞；5 5导流洞；导流洞； 2. 2.按洞内水流形状分类按洞内水流形状分类1 1有压洞；有压洞；2 2无压洞；无压洞； 普通说来，隧洞可以设计成有压的，也可设普通说来，隧洞可以设计成有压的，也可设计成无压的，也可设计成前段是有压的而后段是计成无压的，也可设计成前段是有压的而后段是无压的。但应留意的是，在同一洞段内，应防止无压的。但应留意的是，在同一洞段内，应防止出现时而有压时而无压的明满流交替景象，以防出现时而有压时而无压的明满流交替景象，以防止引起振动、空蚀等不利流态。止引起振

4、动、空蚀等不利流态。水工建筑物第二节第二节 水工隧洞的布置和构造水工隧洞的布置和构造一、水工隧洞的布置一、水工隧洞的布置一水工隧洞的线路选择一水工隧洞的线路选择 1 1地质条件地质条件 2 2地形条件地形条件 3. 3. 水流条件水流条件 4. 4. 施工条件施工条件二水工隧洞的工程布置二水工隧洞的工程布置 1. 1. 布置主要包括：进、出口和洞身及闸门的布置。布置主要包括：进、出口和洞身及闸门的布置。 2. 2. 隧洞的纵坡选择。隧洞的纵坡选择。水工建筑物第二节第二节 水工隧洞的布置和构造水工隧洞的布置和构造水工建筑物第二节第二节 水工隧洞的布置和构造水工隧洞的布置和构造3. 3. 闸门位置

5、布置闸门位置布置 检修闸门设置在隧洞进口，无压洞的任务闸门布检修闸门设置在隧洞进口，无压洞的任务闸门布置在进口。有压洞的任务闸门布置在出口。置在进口。有压洞的任务闸门布置在出口。 详细布置见以下图。详细布置见以下图。水工建筑物第二节第二节 水工隧洞的布置和构造水工隧洞的布置和构造水工建筑物第二节第二节 水工隧洞的布置和构造水工隧洞的布置和构造4. 4. 多用途隧洞的布置多用途隧洞的布置1 1泄洪洞与导流洞合一布置泄洪洞与导流洞合一布置2 2泄洪洞与发电洞合一布置泄洪洞与发电洞合一布置3 3发电与灌溉隧洞的合一布置发电与灌溉隧洞的合一布置水工建筑物第二节第二节 水工隧洞的布置和构造水工隧洞的布置

6、和构造二、水工隧洞的构造二、水工隧洞的构造一进口段的方式和构造一进口段的方式和构造1 1进口建筑物的方式进口建筑物的方式1 1竖井式竖井式2 2塔式塔式3 3岸塔式岸塔式 (4) (4) 斜坡式斜坡式 (5) (5) 组合式组合式水工建筑物第二节第二节 水工隧洞的布置和构造水工隧洞的布置和构造(1) (1) 竖井式竖井式a a水工建筑物第二节第二节 水工隧洞的布置和构造水工隧洞的布置和构造(1) (1) 竖井式竖井式b b水工建筑物第二节第二节 水工隧洞的布置和构造水工隧洞的布置和构造2 2塔式塔式 塔 式 进 口 建塔 式 进 口 建筑物是独立筑物是独立于隧洞的进于隧洞的进口处而不依口处而不

7、依托山坡的塔托山坡的塔用任务桥与用任务桥与岸坡相连。岸坡相连。 构造布置见图构造布置见图 水工建筑物第二节第二节 水工隧洞的布置和构造水工隧洞的布置和构造3 3岸塔式岸塔式 此种进口是此种进口是 在开挖后洞在开挖后洞 岩坡上的进岩坡上的进 塔。塔。 适用于岸坡适用于岸坡 较陡，岩体较陡，岩体 比较巩固稳比较巩固稳 定的情况。定的情况。 构造布置见图。构造布置见图。水工建筑物第二节第二节 水工隧洞的布置和构造水工隧洞的布置和构造(4)(4)斜坡式斜坡式 斜坡式进水口是在较完好的岩坡上进展平整、斜坡式进水口是在较完好的岩坡上进展平整、开挖、护砌而建筑的一种进水。开挖、护砌而建筑的一种进水。 构造布

8、置见图。构造布置见图。水工建筑物第二节第二节 水工隧洞的布置和构造水工隧洞的布置和构造( 4 )( 4 ) 斜 坡 式斜 坡 式水工建筑物第二节第二节 水工隧洞的布置和构造水工隧洞的布置和构造组合式 5 5组合式组合式a a水工建筑物第二节第二节 水工隧洞的布置和构造水工隧洞的布置和构造组合式 5 5组合式组合式b b水工建筑物 2进口段的组成及构造 进口段的组成包括：进水喇叭口、闸门室、通气孔、平压管和渐变段等。 1进水喇叭口 2通气孔 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：在任务闸门各级开度下承当补气义务；检修时，在下放检修闸门后，放空洞内水流时补气检修完成后，向检修闸门和

9、任务闸门之间充水时，通气孔用以排气。第二节第二节 水工隧洞的布置和构造水工隧洞的布置和构造水工建筑物3平压管第二节第二节 水工隧洞的布置和构造水工隧洞的布置和构造水工建筑物4拦污栅 进口处的拦污栅是为了防止水库中的漂浮物进入隧洞。5渐变段、闸门室 渐变段及闸门室等，可参见第二章第七节重力坝的深式泄水孔有关内容。 第二节第二节 水工隧洞的布置和构造水工隧洞的布置和构造水工建筑物 二洞身段的方式与构造二洞身段的方式与构造 1 1洞身断面方式及尺寸洞身断面方式及尺寸 1 1无压隧洞的断面方式及尺寸无压隧洞的断面方式及尺寸 无压隧洞多采用圆拱直墙形城门洞断面。无压隧洞多采用圆拱直墙形城门洞断面。 无压

10、隧洞的断面尺寸主要根据其泄流才干要无压隧洞的断面尺寸主要根据其泄流才干要求及洞内水面线来确定。求及洞内水面线来确定。 2 2有压隧洞的断面方式及尺寸有压隧洞的断面方式及尺寸 有压隧洞由于内水压力较大，普通均采用圆有压隧洞由于内水压力较大，普通均采用圆形断面。形断面。 有压隧洞的断面尺寸应根据泄流才干要求以有压隧洞的断面尺寸应根据泄流才干要求以及沿程压坡线情况来确定。及沿程压坡线情况来确定。第二节第二节 水工隧洞的布置和构造水工隧洞的布置和构造水工建筑物 2 2洞身衬砌的类型及构造洞身衬砌的类型及构造 衬砌是指沿开挖洞壁而做的人工护壁，主要衬砌是指沿开挖洞壁而做的人工护壁，主要作用是：阻止围岩变

11、形的开展，保证围岩的作用是：阻止围岩变形的开展，保证围岩的稳定；接受围岩压力、内水压力和其它荷载；稳定；接受围岩压力、内水压力和其它荷载；防止渗漏；维护围岩免受水流、空气、温防止渗漏；维护围岩免受水流、空气、温度、干湿变化等的冲蚀破坏作用；平整围岩，度、干湿变化等的冲蚀破坏作用；平整围岩，减小外表糙率。减小外表糙率。1 1衬砌的类型衬砌的类型 1 1 平整衬砌也称护面平整衬砌也称护面 2 2单层衬砌单层衬砌 3) 3) 喷锚衬砌喷锚衬砌 4 4 组合式衬砌组合式衬砌 5 5 预应力衬砌预应力衬砌 第二节第二节 水工隧洞的布置和构造水工隧洞的布置和构造水工建筑物1衬砌的分缝与止水 在混凝土及钢筋

12、混凝土衬砌中，普通设有施工缝和永久性的横向变形缝。 隧洞在穿过断层、脆弱破碎带以及和竖井交接处，衬砌需求加厚，应设置横向变形缝。 围岩地质条件比较均一的洞身段只设备工2灌浆 1 回填灌浆 2 固结灌浆 第二节第二节 水工隧洞的布置和构造水工隧洞的布置和构造水工建筑物 3排水 设置排水是为了降低作用在衬砌外壁上的外水压力。 对于无压隧洞衬砌，当地下水位较高时，外水压力成为衬砌的主要荷载。(如右图) 第二节第二节 水工隧洞的布置和构造水工隧洞的布置和构造水工建筑物对于有压圆形隧洞，可不设置排水设备。 如以下图 第二节第二节 水工隧洞的布置和构造水工隧洞的布置和构造水工建筑物三出口段及消能设备三出口

13、段及消能设备 有压隧洞的出口常设有任务闸门及有压隧洞的出口常设有任务闸门及启闭机室，闸门前有渐变段，出口之后即为消启闭机室，闸门前有渐变段，出口之后即为消能设备。能设备。 无压隧洞出口仅设有门框，其作用是无压隧洞出口仅设有门框，其作用是防止洞脸及其以上岩石崩塌，并与分散消能设防止洞脸及其以上岩石崩塌，并与分散消能设备的两侧边墙相衔接详细布置见以下图。备的两侧边墙相衔接详细布置见以下图。第二节第二节 水工隧洞的布置和构造水工隧洞的布置和构造水工建筑物第二节第二节 水工隧洞的布置和构造水工隧洞的布置和构造出口段详细布置出口段详细布置 水工建筑物 泄水隧洞出口水流的特点是隧洞出口宽度小，单宽流量大，

14、能量集中，所以常在出口处设置分散段，使水流分散，减小单宽流量，然后再以适当方式消能。 1挑流消能 当隧洞出口高程高于或接近下游水位，且地形地质条件允许时，采用分散式挑流消能比较经济合理，由于它构造简单，施工方便，国内外泄洪、排沙隧洞广泛采用这种消能方式。第二节第二节 水工隧洞的布置和构造水工隧洞的布置和构造水工建筑物 2 2底流消能底流消能 当隧洞出口高程接近下游水位时，也可采用当隧洞出口高程接近下游水位时，也可采用分散式底流水跃消能。底流消能具有任务可靠、分散式底流水跃消能。底流消能具有任务可靠、消能比较充分、对下游水面动摇影响范围小的消能比较充分、对下游水面动摇影响范围小的优点，但缺陷是开

15、挖量大、施工复杂、资料用优点，但缺陷是开挖量大、施工复杂、资料用量多、造价高。量多、造价高。 3 3窄缝式挑坎消能窄缝式挑坎消能 窄缝式挑坎消能为挑坎处采用收缩成窄缝的窄缝式挑坎消能为挑坎处采用收缩成窄缝的布置方式。窄缝式挑坎与等宽挑坎不同之处在布置方式。窄缝式挑坎与等宽挑坎不同之处在于，它的挑角很小，普通取于，它的挑角很小，普通取0 0，顺水流方向，两，顺水流方向，两侧边墙向中心的显著收缩使出水口处水流迅速侧边墙向中心的显著收缩使出水口处水流迅速加深，水舌的出射角在底部和表层差别很大，加深，水舌的出射角在底部和表层差别很大，底部约底部约0 0，表层可达，表层可达4545左右。左右。第二节第二节 水工隧洞的布置和构造水工隧洞的布置和构造水工建筑物 4 4洞中突扩消能洞中突扩消能 洞中突扩消能也称为孔板消能，它是在有压洞中突扩消能也称为孔板消能，它是在有压隧洞中设置过流断面较小的孔板，利用水流流隧洞中设置过流断面较小的孔板，利用水流流经孔板时突缩和突扩呵斥的漩滚，在水流内部经孔板时突缩和突扩呵斥的漩滚，在水流内部产生摩擦和碰撞，消减大量能量。产生摩擦和碰撞，消减大量能量。 黄河小浪底水利枢纽中将导流洞改建为压力黄河小