dlt_5195-20xx_水工隧洞设计规范

dlt_5195-20xx_水工隧洞设计规范内容摘要：

差宜控制在 以内。 喷射混凝土支护 喷混凝土的强度等级不应低于 C20。 喷层与围岩的黏结强度：Ⅰ、Ⅱ类围岩不宜低于 ；Ⅲ类围岩不宜低于。 喷混凝土的厚度可按附录 F 初选，并按监控量测结果进行修正，其最小厚度不应小于 ，最大厚度不宜大于。 喷混凝土支护隧洞的过水流速不宜大于 8m/s。 喷钢纤维混凝土支护 对开挖产生较大塑性变形的围岩及高地应力区易产生岩爆的围岩，宜采用喷钢纤维混凝土支护。 普通碳素钢纤维材料的抗拉强度设计值不宜低于 380MPa。 喷钢纤维混凝土 28d 龄期力学性能指标宜符合下列规定： 1 重度 23kN/m3。 2 抗压强度设计值不宜小于 32MPa。 3 抗折强度设计值不宜小于 3MPa。 4 抗拉强度设计值不宜小于 2MPa。 喷钢纤维混凝土支护设计，应遵守下列规定： 1 钢纤维直径宜为 mm～。 2 钢纤维长度宜为 20 mm～ 25mm。 3 钢纤维掺量宜为混合料重的 3％～ 6％。 喷钢纤维混凝土厚度同喷射混凝土，其表面应喷 一层普通混凝土，厚度不宜小于30mm。 锚杆（锚束）支护 采用锚杆（锚束）加固围岩时，其承载能力极限状态计算按下列两种情况进行： 1 拱腰以上的锚杆（锚束）对不稳定块体的抗力，按下列公式计算。 1）水泥砂浆锚杆： 作用效应函数 S（） =G Gk （ – 1） 锚杆抗力函数 R（） =nAx fy （ – 2） 2）预应力锚杆（锚束）： 作用效应函数 S（） = G Gk （ – 3） 锚杆抗力函数 R（） =nAy σ con （ – 4） 式中：  G —— 不稳定块体的作用分项系数，取 ； Gk —— 不稳定块体自重标准值， N； n —— 锚杆（锚束）根数； Ax、 Ay —— 单根锚杆（锚束）的截面积， mm2； f y —— 单根锚杆的抗拉强度设计值， MPa； σ con —— 预应力锚杆（锚束）的设计控制抗拉应力设计值， MPa。 其他符号同上。 2 拱腰以下边墙上的锚杆（锚束）对不稳定块体的抗力，按下列公式计算。 1）水泥砂浆锚杆： 作用效应函数 S（ ） =G1G1k （ – 5） 锚杆抗力函数 R（ ） =fG2G2k+nAs fgv+CA （ – 6） 2）预应力锚杆（锚束）： 作用效应函数 S（ ） =G1G1k （ – 7） 锚杆抗力函数 R（ ） =fG2G2k+Pt+f Pn+CA （ – 8） 式中： G1k、G2k — — 分别为不稳定块体平行、垂直作用于滑动面的分力的标准值， N； As —— 单根锚杆的截面积， mm2； A —— 岩块滑动面的面积， mm2； n —— 锚杆根数； C —— 岩块滑动面上的粘结强度， MPa； fgv —— 锚杆的设计抗剪强度， MPa； f —— 滑动面上的摩擦系数； Pt、 Pn — — 分别为预应力锚束或锚杆作用于不稳定块体上的总压力在抗滑动方向及垂直于滑动方向上的分力， N； G G2 —— 不稳定块体的作用分项系数，分别取 、。 d —— 结构系数，采用。 拱腰以上锚杆的布置方向宜有利于锚杆的受力，拱腰以下的锚杆宜逆着不稳定块体滑动方向布置。 局部锚杆（锚束）应深入稳定的围岩内。 对于裂隙较发育的围岩、洞轴线的布置不能满足 规定的隧洞，宜采用系统锚杆（锚束），其布置遵守下列 规定： 1 在横断面上宜垂直于主结构面布置，当主结构面不明显时，可与洞周边轮廓线垂直。 2 在围岩表面上宜布设成梅花形。 3 锚杆的间距不宜大于其长度的二分之一，对于不良围岩不宜大于。 锚喷挂网支护 岩体破碎、裂隙发育的围岩，宜采用锚喷挂网支护。 钢筋网的布置宜符合下列规定： 1 钢筋网的纵、环向钢筋直径宜为 6mm～ 12mm，间距宜为 ～ ； 2 钢筋网与锚杆的连接宜采用焊接法，钢筋网的交叉点应连接牢固，宜采用隔点焊接，隔点绑扎。 钢 筋网喷混凝土保护层厚度不宜小于。 不良地质洞段，围岩极不稳定，可采用锚喷与钢排架（或钢筋格栅）联合支护。 组合式支护 组合式支护一般由内、外两层组成。 外层为初期支护，宜采用锚喷、挂网、钢排架等单一或组合支护。 内层为二次支护，可采用混凝土、钢筋混凝土衬砌。 设置初期支护时，其布置、支护强度除满足初期支护的要求外，应与二次支护相结合，按永久支护的全部或一部分考虑。 根据监控量测，若初期支护已能满足围岩稳定要求时，二次支护可不计或少计围岩压力。 11 混凝土和钢筋混凝土衬砌 一般规定 混凝土和钢筋混凝土衬砌的作用： 1 平整围岩表面，减少水头损失。 2 提高围岩防渗能力。 3 防止水流、大气、温度和湿度变化对围岩的冲刷、破坏。 4 加固围岩、与围岩和第一次支护联合承担荷载。 对Ⅰ、Ⅱ类及部分Ⅲ类围岩，需要满足 的 2 及 3 款要求者，宜采用不承载的混凝土衬砌。 采用其他支护形式不能满足承载能力极限状态设计要求时，宜采用钢筋混凝土衬砌。 钢筋的保护层厚度不宜小于。 混 凝土、钢筋混凝土衬砌厚度（不包括围岩超挖部分）宜根据构造要求，并结合施工方法分析决定。 单层钢筋混凝土衬砌最小厚度不宜小于 ，双层钢筋混凝土衬砌最小厚度不宜小于。 当隧洞采用不承载混凝土衬砌或采用配有Ⅰ级钢筋的钢筋混凝土衬砌时，混凝土强度等级不宜低于 C15；采用配有Ⅱ、Ⅲ级钢筋的钢筋混凝土衬砌时，混凝土强度等级不宜低于 C20。 隧洞衬砌按承载能力极限状态设计时，采用允许开裂设计。 按正常使用极限状态设计时，最大裂缝宽度允许值： 1 长期组合，。 2 短 期组合，。 3 水质有侵蚀性时，。 衬砌按限裂设计，若需增加钢筋过多时，应研究采用下列措施的可能性： 1 通过固结灌浆，改善围岩岩性。 2 采用预应力混凝土衬砌。 3 采用钢板混凝土衬砌。 对于临时过水的导流隧洞及无防渗要求的隧洞等，可不进行正常使用极限状态验算。 钢筋混凝衬砌计算，结构系数 d 按下列规定采用： 1 对于圆形有压隧洞衬砌静力计算，按附录 G 的方法进行时， d 采用。 2 对于圆形无压、城门洞形、马蹄形及其他形式的隧洞，按 DL/T5057 有关规定选用。 作用（荷载）和作用（荷载）效应组合 作用（荷载）和作用（荷载）效应组合的原则，按第 9 章中的有关规定执行。 围岩的松动压力、地应力按 DL5077 有关规定采用。 具有流变、膨胀等特殊性能的围岩作用，应进行专门研究确定。 隧洞的内水压力，宜根据进、出口的特征水位，结合具体条件决定。 设有调压井的低压隧洞（包括抽水蓄能电站的上游压力水道），基本组合和长期组合，不同部位的内水压力标准值，宜按进口处正常蓄水位及其相应的调压井 涌浪水位的连线（按直线分布）取其大值决定；偶然组合和短期组合，不同部位的内水压力标准值，宜按上游最高水位及其相应的调压室最高水位的连线（按直线分布）决定。 调压室下游高压隧洞中不同部位的内水压力的标准值，由调保计算决定。 静水压力的分项系数采用。 水击压力、涌浪压力的分项系数采用。 地下水压力标准值，可采用地下水位线以下的水柱高乘以折减系数估算。 折减系数按附录 H 选用，分项系数采用。 水文地质条件复杂的重要隧洞，宜进行专门研究决定。 若地下水压力控制衬砌时，宜采用排水措施降低外 水压力。 温度变化、混凝土干缩和膨胀所产生的应力及灌浆压力对衬砌的影响，宜通过施工措施及构造措施解决。 对于高地温地区产生的温度应力，应进行专门的研究。 施工荷载可根据施工、检修过程中的机械作用力决定。 衬砌计算 衬砌计算，可根据各个设计阶段的要求、衬砌型式、作用（荷载）特点、围岩情况和施工方法等，选用下列的方法计算。 1 对于直径（宽度）不小于 10m 的 1 级隧洞和高压隧洞，宜采用有限元法计算。 2 在围岩相对均质，且覆盖满足 的 3 款规定的有压圆形 隧洞，可按厚壁圆筒方法进行计算（见附录 G），计算中应考虑围岩的弹性抗力。 当隧洞周边围岩厚度小于三倍开挖直径时，其抗力需经论证确定。 3 对无压圆形隧洞及其他断面形式（有压、无压）的隧洞（如城门洞形、马蹄形等）宜按边值数值解法（见附录 I）计算。 衬砌承受不对称荷载时，可根据地形、地质条件，进行专门的计算。 在平行布置多条隧洞时，衬砌强度的计算，必须考虑相邻隧洞开挖引起的岩体应力状况和衬砌强度的变化，可采用有限元方法计算。 抗震设计按 DL5073 有关规定执行。 衬砌分缝 混凝土、钢筋混凝土衬砌，在地质条件变化处和井、洞及进、出口建筑物交会处，及可能产生较大相对变位处，应设置变形缝。 低流速隧洞，洞径较小时，亦可设置波纹管补偿器，并采取相应的防渗措施。 围岩条件比较均一的洞段，只设置施工缝。 施工缝之间的洞段长度，可根据施工方法、混凝土浇筑能力及气温的变化等具体情况分析决定，一般宜采用 6m～ 12m，且底拱和边、顶拱的环向缝不宜错开。 对于无防渗要求的环向施工缝，分布钢筋可不穿过缝面，可不设置止水。 对于有防渗要求的环向施工缝，应 根据具体情况，采取必要的接缝处理措施。 钢筋混凝土衬砌与钢板衬护连接处，不应分缝，应有不少于 的搭接长度，并应在钢板上设置阻水措施。 纵向施工缝应设置在衬砌结构拉应力较小的部位。 当先衬砌边、顶拱时，对于拱座的反缝应进行妥善处理。 12 预应力混凝土衬砌 一般规定 对防渗要求较高的隧洞，通过技术经济比较，可采用预应力混凝土衬砌。 衬砌中的预应力，按其施加形式可分为压浆式预应力和环锚式预应力衬砌两类。 上覆岩体满足抗水力劈裂要求时， 可采用压浆式预应力衬砌。 否则宜采用环锚式预应力衬砌。 混凝土的强度等级应不低于 C30。 施加预应力时衬砌混凝土的强度应大于设计强度的 75％。 混凝土及钢筋（锚束）的材料性能设计指标，按附录 B有关规定采用。 预应力混凝土衬砌，应进行承载能力极限状态计算及正常使用极限状态的验算。 压浆式预应力混凝土衬砌 衬砌厚度应根据施加预应力时衬砌不被压坏的原则决定，宜采用隧洞直径的 1/12～1/18，最小衬砌厚度不宜小于。 注浆压力应根据 在最大内水压力下衬砌中不出现拉力的原则确定。 注浆压力值不宜小于最大内水压力的 2 倍，浆材宜采用膨胀性水泥。 注浆孔应沿衬砌周边均匀布置，间排距宜采用 2m～ 4m，直径 5m 以下的隧洞每排宜设 8～ 10 个孔；直径 5m～ 10m 可设 8～ 12个孔，注浆段的长度宜采用 2～ 3 倍的洞径。 施工工艺及灌浆参数应通过试验确定。 环锚式预应力混凝土衬砌 衬砌厚度应根据运行中衬砌的拉应力小于混凝土允许拉应力的原则决定。 其最小厚度不宜小于。 环锚式衬砌分有黏结后张预 应力和无黏结后张预应力，设计时宜优先选用无黏结后张预应力。 预应力混凝土衬砌的设计参数，应通过试验确定。 钢筋（锚束）的张拉控制应力 σcon，不宜低于 ，其强度标准值按附录 B 规定采用。 预应力钢筋（锚束）布设在衬砌外缘，其间距由计算决定，但不宜大于。 锚具的设置位置宜错开布置。 环锚参数及施工工艺应通过试验确定。 13 高压钢筋混凝土衬砌岔洞 经技术经济论证，可采用高压钢筋混凝土岔洞。 岔洞的设计 级别应与水电站高压隧洞一致。 岔洞的体形，根据厂区总布置决定，其位置应经分析论证确定。 高压钢筋混凝土岔洞应设置在 I、 II类不透水或微透水的岩体中，并应满足 的规定。 围岩的最小初始地应力应大于洞内的静水压力，并宜进行水力致裂试验，以验证其初始地应力的设计值。 应严格控制岔洞的开挖及支护施工程序。 岔洞设计可不考虑混凝土衬砌承担内水压力的作用，钢筋的配置按工程类比和构造要求确定。 岔洞部位应进行高压固结灌浆。 经灌浆后 ，应满足在设计压力作用下，围岩的透水率 q≤。 固结灌浆的压力，可取为岔洞处静水头的 倍。 对重要的工程，应采用有限元法计算在内水压力及围岩初始地应力作用下围岩的应力场。 在内水压力作用下围岩不应产生水力劈裂。 14 封堵体设计 一般规定 本章仅适用于挡水封堵体的设计。 封堵体宜设置在工程地质相对较好的洞段。 直接与水库接触的水工隧洞封堵体，设计级别应与挡水建筑物的设计级别一致，稳定及防渗要 求同挡水建筑物。 隧洞施工支洞的封堵体，应与所在隧洞的设计级别一致。 封堵体的型式依据水工隧洞的断面形状、施工条件、工程地质条件等因素选定。 封堵体纵断面的型式宜优先选用楔形。 导流隧洞主洞的封堵体布置应满足下列要求： 1 当洞轴线穿过挡水建筑物防渗帷幕线时，封堵体应设置在防渗帷幕线上。 2 导流洞改建成龙抬头泄洪洞的主洞封堵，封堵体可与泄洪洞反弧段的回填混凝土结合布置。 设计计算 封堵体应采用混凝土结构，其迎水面强度等级不宜低于 C20，其他部位不宜低于C15。