水工隧洞讲解.ppt

第八章 水工隧洞（12学时） 二、水工地下洞室的工作特点 ⑴ 泄水隧洞大多数是深式进口，Q∝H1/2，超泄能力不如表孔；但进口位置低，可以提前预泄。 ⑵ 承受水头H高，P较大，闸门需启闭力大，止水要求严格。 ⑶ 流速v较大，易引起空化、空蚀，脉动会引起闸门振动。 ⑷ 出口单宽流量q较大，需采取适当的消能防冲设施。 隧洞为地下结构，洞室开挖引起应力重分布，可能导致围岩变形甚至崩塌，为此，常需设置临时支护和永久性衬砌，以承受围岩压力。 隧洞可能承受较大的内水压力和外水压力，要求有足够的围岩厚度和必要的衬砌。 须做好地质勘探工作，尽量避开不利的工程地质、水文地质地段。 三、水工隧洞的组成 水工隧洞的组成（图8-2） (1)进口段：控制水流。包括拦污栅、进水喇叭口、闸门室 及渐变段等。 (2)洞身段：输送水流。一般需进行衬砌。 (3)出口段：连接消能设施。 无压隧洞的出口一般仅设门框； 有压隧洞的出口一般设渐变段和工作闸门室。 水工隧洞的建设和研究现状 水工隧洞的建设规模不断加大。近年来在设计理论、施工方法和建筑结构等各方面有了新的发展，但因水工隧洞属地下结构，影响其工作状态的因素多而复杂，一些作用力的计算和设计理论还存在与实际不太相符的假定，有待完善和提高。 水工隧洞虽然任务不同，工作条件不同，但设计方法基本相同。为此，本章重点讲述泄水隧洞的布置、结构型式、构造和衬砌计算方法等。 转弯要求: 弯道两端的直线段长度S≥5B（5D）。 无压隧洞：低流速v＜ 20m/s时，转弯半径R≮5B（5D），转角＜60o；高流速时，转弯半径及转角最好通过试验确定。 有压隧洞：低流速v＜20m/s时，R≮3B（3D），转角＜60o；高流速时，水流流态特别不利，应力求采取直线布置。 进、出口要求: 进口要力求水流顺畅，否则会减小泄流能力，引起不利的流态或间歇性漩涡。 出口水流应能与下游河道平顺衔接，并与其它建筑物保持一定距离，以防冲刷和影响枢纽正常运行。 （5）对于长隧洞，应利用地形地质条件，布置一些施工支洞、斜井、竖井，以增加工作面，加快施工进度。 工程实例： 引滦入津隧洞工程：在9.68km长的引水隧洞中，布置了15个斜支洞、4个竖井。平均间隔 9680 / 20 = 484m。 1. 检修门（事故检修门） 一般设在进口，用来挡水，以便检修工作闸门或隧洞。如：刘家峡泄洪洞，图8-2(a)。 大中型隧洞的深式进水口常要求检修闸门能在动水中关闭、静水中开启，以满足发生事故时的需要，所以也称事故检修门。 表孔溢流式进口：进口布置与岸边溢洪道相似，只是用隧洞代替了泄槽（图8–1）。其超泄能力较大，但泄流能力受到隧洞断面的限制。此种隧洞一般属龙抬头布置型式，常与施工导流隧洞相结合，以达到一洞多用的目的。 深式进口：为保证洞内为无压流态，工作门后洞顶应高出洞内水面一定高度，并需向闸门后通气，图8–2（a）。 （3）工作门布置在洞身某一位置：门前为有压洞段，门后为无压洞段。 采用这种布置的主要原因是： ① 由于地形、地质、枢纽布置和施工等原因，隧洞线路需要转弯，为了满足水流条件的要求，将工作闸门设在弯道后的直线段上。弯道为有压，闸门后的直线段为无压。 ② 洞内某处的地质条件较出口处好，工作闸门布置在洞中，可以利用较强的岩体承受闸门传输的水动力。 近年来不少泄洪洞采用这种布置，如：三门峡泄洪洞[图8–3(a)]、碧口左岸泄洪洞[图8–3 (b)] 等. 三、多用途隧洞的布置 一洞多用或临时任务与永久任务相结合的隧洞布置，不仅可以解决枢纽中单项工程过多而带来的布置困难，还可以减小工程量，降低造价。 但一洞多用隧洞必须妥善解决由于不同任务结合所带来的一些矛盾问题。 封堵导流洞而改建的泄洪洞，可为无压洞或有压洞。 由于导流洞高程较低，泄洪洞进口可以较高，因此常在导流洞上方另设泄洪洞进口，将其布置成“龙抬头”形式；其进口之后用抛物线段、斜坡段、反弧段与较低的洞身相连接。 当两洞进口之间岩体厚度较薄或岩石较差时，应尽量将泄洪洞（永久建筑物）布置成直线，而将导流洞（临时建筑物）进口段偏转一个角度，如：刘家峡导流洞进口段偏转32°，碧口偏转14°。 如果导流洞宽度较大，则需设扩散段以解决其与泄洪洞的衔接。扩散段应设在水流比较均匀平稳的部位，以防流态恶化。 “龙抬头”泄洪洞，一般水头高、流速大，反弧及下游易遭空蚀破坏，因此应做好体形设计，控制施工质量，设置适当的掺气减蚀措施。 优点：工程量小，工程进度快，布置紧凑，管理集中。 注意：应保证各自的运行要求和较好的水力条件，安全宣泄泄洪流量，保证发电隧洞的压力状态及发电最小水头，并采取适当的措施，防止机组振动和分岔附近空蚀破坏。 两种布置型式： ⑴ 主洞（直洞）泄洪、支