圆形引水隧洞喷砼衬砌的计算探讨

有压隧洞多采用圆形断面，内水压力常是控制衬砌断面的主要荷载。

为了充分利用围岩的弹性抗力，围岩厚度应超过三倍开挖洞径，并使衬砌与围岩紧密贴结。

欲求衬砌在某种荷载组合下的内力，只需分别计算出各种荷载单独存在时衬砌的内力，然后进行叠加。

1、均匀内水压力作用下的内力计算当围岩厚度大于3倍开挖洞径时，应考虑围岩的弹性抗力，将衬砌视为无限弹性介质中的厚壁圆管，根据衬砌和围岩接触面的径向变位相容条件，求出以内水压力p 所表示的弹性抗力P 0，而后按轴对称受力的弹性理论厚壁管公式计算衬砌的内力。

如图1所示，在内水压力p 和弹性抗力p 0作用下，按弹性理论平面变形情况，求得厚壁管管壁任意半径r 处的径向变位u 为⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡--+--+-+=0222221)21()(1)()21()1(p t t r r p t r r E r u e e μμμ (1) 取r=r e ，得衬砌外缘的径向变位u e 为 ⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+--+-+=02221)21(111)21()1(p t t p t Er u e e μμμ (2) 式中 E ——衬砌材料的弹性模量；μ——衬砌材料的泊松比；t ——衬砌外半径与内半径之比，t=r e /r i 。

图1 衬砌在均匀内水压力作用下的应力计算图当开挖的洞壁作用有p 0时，按文克尔假定，洞壁的径向变位y=p 0/K=p 0r e /100K 0，此处，K 为岩石的弹性抗力系数，K 0为单位弹性抗力系数。

根据变形相容条件，y=u e ，整理后可得围岩的弹性抗力为p At Ap --=201 (3))21)(1()1(00μμμ-+++-=K E K E A (4)A 为弹性特征因素，式中的E 、K 0分别的kPa 和kN/m 3计；若以kg/cm 2和kg/cm 3为单位，则需将式中的E 改为0.01E 。

按弹性理论的解答，厚壁管在均匀内水压力p 和弹性抗力p 0作用下，管壁厚度内任意半径r 处的切向正应力σt 为0222221)(1)(1p t r r t p t r r e e t -+--+=σ (5) 分别令r =r i 及r =r e ，即可得到单层衬砌在均匀内水压力p 作用下内边缘切向拉应力σi和外边缘切向拉应力σe 为p At A t i -+=22σ (6)p At Ae -+=21σ (7) 因为t ＞1，显然σi ＞σe 。

xx江xx二级水电站电站进水口工程合同编号：引水隧洞0+22～0+80段混凝土衬砌施工技术措施(修)批准： xx审核： xx编制： xxxx股份有限公司xx二级水电站电站进水口工程施工项目部1、工程概况 (1)1.1工程简介 (1)1.2工程特点 (1)1.3主要工程量 (1)2、编制依据 (1)3、施工布置 (2)3.1供风、供水、供电、及排水 (2)3.2施工道路 (2)3.3混凝土施工机械设备 (2)4、施工方案总体规划 (3)4.1仓位总体规划 (3)4.2环向施工缝设置 (3)4.3纵向水平施工缝设置 (3)4.4底板样架 (4)4.5承重排架 (4)4.6侧墙模板 (4)5、主要施工程序及方法 (4)5.1混凝土原材料 (4)5.2配合比选定 (4)5.3主要施工程序 (4)5.4主要施工方法 (5)6、施工进度及强度分析 (11)6.1水平运输能力分析 (11)6.2浇筑强度分析 (11)6.3施工进度安排 (12)6.4衬砌作业循环图表 (12)7、施工机械、材料及人员配置 (13)7.1施工机械配置 (13)7.2施工用材及人员配置 (14)8、质量、安全及环境保护保证措施 (14)8.1质量保证措施 (14)8.2安全保证措施 (15)8.3环境保护措施 (16)9、附图(附后) (16)10、引水隧洞0+022～0+080段顶拱模板及钢管承重排架计算书(附件一) (16)11、引水隧洞0+022～0+080段边墙模板计算书(附件二) (16)1、工程概况1.1 工程简介引水隧洞0+22～0+80段衬砌混凝土结构断面为城门洞型，长58m，宽10m，高11.8m，底板高程1618.00m，衬砌厚度为1.0～1.5m。

该段前接进口矩形渐变段(0+2～0+12)和城门洞型渐变段(0+12～0+22)，后接事故闸门井渐变段0+80～0+128(其中0+80～0+95段为城门洞型渐变为矩形，0+95～0+110为闸门井段，0+110～0+128段为矩形渐变为马蹄形)。

某水电站引水隧洞衬砌结构计算书目录1 计算总说明 (1)1.1 计算目的及要求 (1)1.2 基本资料 (1)1.3 计算原则和假定 (1)1.4 材料参数 (2)1.5 参考书目及资料 (2)2 计算过程 (3)2.1 围岩分担内压 (3)2.2 按初拟配筋计算钢筋应力 (8)2.3 按限裂标准复核钢筋应力 (9)2.4 抗外压计算 (11)3 计算成果及分析 (13)4 附图........................................... 错误！未定义书签。

引水隧洞衬砌结构计算书1 计算总说明1.1 计算目的及要求本算稿采用高压隧洞的透水衬砌方法（公式法）对某水电站引水隧洞进行内力和配筋计算，为施工详图设计阶段引水隧洞衬砌的施工图绘制提供合理的数据依据。

1.2 基本资料引水隧洞布置于XX河左岸，进水口至调压室引水隧洞长全长15541.226 m，为有压隧洞。

引水隧洞建筑物为3级，结构安全级别为Ⅱ级。

沿线山体雄厚，设计洞轴线与主要结构面呈较大角度相交，具备基本的地形地质条件，围岩类别以Ⅲ类为主，局部稳定性差，应及时采取支护措施；少部分洞段属Ⅱ类围岩，基本稳定，Ⅳ~Ⅴ类围岩不稳定。

Ⅱ、Ⅲ1类围岩段，采用马蹄形断面(喷锚支护方式)，Ⅲ2、Ⅳ、Ⅴ类围岩段采用马蹄形或圆形断面（钢筋混凝土衬砌支护方式），本算稿仅针对钢筋混凝土衬砌支护段进行结构计算。

围岩分类及参数详见附页互提资料单。

1.3 计算原则和假定高压隧洞的结构设计采用了透水衬砌方法进行计算，本工程采用公式法进行计算。

公式法：考虑变形协调，计算圆形断面在内水压力作用下围岩、混凝土、钢筋的应力和变形，以及混凝土裂缝开展宽度。

充水过程：初次充水，内水压力达到一定程度后，高压隧洞衬砌体开裂，内水压力以渗透压力，即体积力的形式作用在混凝土衬体和围岩上，使混凝土衬体内、外水压的压差逐渐降低或趋于平衡，从而在钢筋混凝土上产生的应力都较小。

引水隧洞混凝土衬砌方案摘要：引水隧洞衬砌工程作为水利工程的组成部分，因其施工特殊性，而显得尤为重要。

下文通过论述某引水隧洞衬砌施工方案，进而对如何提高引水隧洞衬砌质量进行探讨论述。

关键词：引水隧洞；施工方案；技术措施前言引水隧洞在山体中开凿的引水或泄水的水工建筑物。

按其功用可分为引水发电、尾水、泄洪、工农业输水、排沙、排水、施工导流、通航等隧洞。

按水在洞中流动的状态，又可分为有压隧洞和无压隧洞，本工程引水隧洞分引水主洞和引水支洞，均为有压隧洞。

（1）施工方案引水隧洞衬砌由内往外按结构分缝分段分层浇筑，先浇底拱，再浇边顶拱，底拱超前浇筑于顶拱控制在3个施工段以内。

底拱砼采用穿行式钢模台车施工，边顶拱采用钢模台车施工，一个浇筑段长12m（具体按设计结构分缝定），平面转弯段、上弯弧段、下弯弧段砼施工时，按常规方法施工，采用普通组合钢模板，采用φ48mm 脚手架和木排架支撑定型钢模板分两次衬砌完成。

衬砌的程序为先浇隧洞下部1/3底弧段，再浇隧洞上部2/3 拱弧段。

（2）施工程序（4）底拱砼浇筑施工1）穿行式钢模台车组装2）岩面及施工缝的清理及清洗3）钢筋制安先用手风钻钻50厘米深插筋孔，再组立架立钢筋；经测量检查合格后再安装结构钢筋。

钢筋在加工厂加工，成型的钢筋运至施工现场后，人工按施工图纸和技术规范要求绑扎和焊接钢筋。

钢筋表面应洁净无损伤，油漆污染和铁锈等应在使用前清除干净。

钢筋绑扎完后由班组进行自检，再由质检工程师进行复检，合格后申请监理工程师验收。

4）针梁钢模就位针梁钢模就位后，根据测量放样的洞中心线进行针梁钢模的调整，然后固定钢模台车。

钢模在砼浇筑前需清洗模板面，涂脱模剂。

5）挡头模板及止水安装钢筋安装完成并经监理人验收合格后进行止水的安装，然后进行针梁钢模挡头模板的封堵。

6）灌浆预埋管安装按设计详图预埋灌浆管。

7）仓面验收仓内所有项目都按设计要求完成经自检、复检合格后，将验收资料提交监理工程师验收。

水电站引水隧洞砼衬砌及灌浆施工摘要:本文结合某二级电站的施工实践,对电站引水隧洞砼衬砌及灌浆施工作简要探讨。

关键词:引水隧洞混凝土衬砌灌浆施工某电站由跨流域引水隧洞、发电引水系统、拦水堰坝和发电厂房等建筑物组成。

以发电为主,装机容量3500kw。

发电引水隧洞沿右岸布置,进水口紧挨拦水堰坝,进水口闸孔2孔。

潜孔式布置,每孔尺寸3.0×4.0m,闸门段长4m,闸门采用平板钢闸门,闸板尺寸b×h为3.5×4.5m。

设15t螺杆启闭机二台,在进水口拦砂坎后设回转式自动清污机二台,栅底高程229.1m,安装高度 6.15m。

进水口0+020.03～0+025.72m(即闸门槽中心线)为方形截面,开挖尺寸为3.7×4.7m,衬后尺寸3.0×4.0m,闸门槽后设长6m的渐变段与圆形断面发电隧洞街接。

发电隧洞开挖洞径4m,衬后洞径3.5m,桩号0+000～2+434m段纵坡为0.01015,调压干电池布置在进水口3256.36m处,调压干电池之后水平转弯后接出口贫管,由两根贫管接入厂房。

1 砼系统根据工程地形特点,施工条件等因素,配备1台0.75m3拌和机集中拌制生产砼,为固定式拌和机,设在堰坝右岸上游的空地上,另配备1台0.25m3砂浆搅拌机,用于砌石砂浆拌制。

2 隧洞砼衬砌2.1 施工程序清理岩面及底拱→安装钢筋→立模→砼浇筑→砼养护→拆模→清理→进入下→循环。

2.2 施工布置隧洞全断面衬砌以采用钢模施工方法为主,每个工作面为边顶拱和底拱两部分,分别采用自制钢模进行砼衬砌施工。

洞衬砼浇筑段长度为:底模为拉模长度按4m,边顶拱长度按8m考虑。

在开挖完成后采用先衬底拱后衬顶拱方案。

共需设置一套底拱拉模,二套台边顶拱模板。

在施工过程中,按照底拱拉模在外侧,边顶拱模板在里侧原则布设。

洞身段衬砌材料由进水口运至工作面,采用砼泵入仓。

2.3 洞身衬砌先衬底拱砼,衬砌5～6段后,再衬边顶拱砼。

水工隧洞混凝土衬砌施工技术摘要：在进行水利工程项目施工的过程中，施工的质量和品质始终被放在首要位置上。

在进行水工隧洞混凝土衬砌施工的过程中，施工的质量问题更是值得关注的首要问题。

因此本文的研究针对该问题展开探讨，就其施工过程中常见的问题以及如何进行这些问题的解决提出了相应的解决对策。

关键词：水工隧洞；混凝土衬砌在进行水利工程施工的过程中，保证施工的质量不仅可以确保水利项目的顺畅开展，同时也有助于更好的提升承包商信誉和公信度。

与国家的其它项目建设相比较而言，国家工程水利项目的建设十分重要切必要。

水利工程施工项目的质量不仅关系到人民的基本生命财产安全，同时也是关系到社会稳定发展的重要内容。

因此本文在研究的过程中对水工隧洞混凝土衬砌施工中常见问题进行了分析，通过分析指出避免问题出现的方式，并针对这些问题提出了合理的解决方案。

1.水工隧洞混凝土衬砌施工中的质量缺陷在进行水工混凝土衬砌施工的过程中，常见的质量缺陷包含了表面的破坏，施工质量把关不严导致的漏水以及错台、裂缝等等。

这些缺陷的存在对保障水利施工的质量都具有消极的意义。

1.1表面破坏表面破坏指的是在施工的过程中，由于施工人员不严谨，或者采用的施工材料质量不过关，导致在施工后隧洞的底板出现不平整的现象。

而这种不平整一旦经过了大量的水力冲刷后就很容易导致整个底板的破裂。

1.2渗水现象渗水现象的存在也是由于施工质量不过关造成的。

在施工工作开展的过程中，对施工缝隙的处理十分关键。

而如果对缝隙的处理不到位，或者处理过程中出现其它疏漏，就容易导致渗水现象发生。

1.3错台现象错台现象，指的是在进行洞身混凝土衬砌时，由于施工不够认真，导致错台出现。

1.4裂缝现象裂缝的出现也往往是由于在进行施工过程中施工人员操作不规范，或者使用了不合格的施工材料所出现的施工质量不足现象。

裂缝的存在不利于水利施工的安全保障。

所以在进行施工的过程中必须杜绝裂缝的存在。

1.衬砌质量缺陷的成因分析在水利工程施工的过程中，衬砌质量缺陷存在的原因，一是由于人为原因造成的，二是施工材料问题，三是自然原因。

对引水隧洞混凝土衬砌施工措施的探讨作者：雷超民来源：《城市建设理论研究》2013年第31期摘要：近几年,随着水利工程建设的快速发展,引水隧洞施工在水利工程中所占比重大大增加,作者根据自己的工作经验对引水隧洞混凝土衬砌施工措施进行了相关论述，主要是从模板安装工程、钢筋工程、混凝土浇筑工程这三方面进行了探讨。

关键词：引水隧洞；施工；混凝土；衬砌中图分类号：U45 文献标识码：A1.施工前的准备1.1基岩面清理基岩面上的杂物、土泥及松动岩石、淤泥、松散软弱夹层均应清除干净。

基岩面用高压风进行清理。

底板先用反铲进行基础粗清，再由人工配合小型挖掘机细部清理，人工撬除松动岩体并用风清理（达到满足设计要求）。

边顶拱利用钢筋台车人工撬除松动破碎岩块，超前检查处理局部欠挖，以液压破碎锤为主，若确需爆破作业处理的地方，其处理原则是：最大单响药量不得大于40g，对已浇混凝土表面、止水及外露钢筋必须进行全面保护，保护的方法可以采用废旧轮胎、圆杂木、木板或草席覆盖的方法。

1.2测量放线用全站仪进行测量放线，确定钢筋绑扎和立模边线位置，并做好标记，焊钢筋架立筋，并定出结构轮廓线。

2.模板安装工程2.1模板安装的技术要求⑴模板安装前，按施工详图测量放样，一方面要控制结构体型，另一方面要对模板安装后的洞轴线进行校核。

模板安装过程中，保持足够的临时固定设施，以防变形和倾覆。

⑵上下平段和斜井段洞内钢模板拼装时，要保证模板之间的接缝必须平整，模板之间的缝隙要填充密实，确保混凝土浇筑后的表面平整、美观。

⑶上下弯度的木模板安装加工时的编号进行现场拼装，接缝部分在拼装完成后利用方木和木板进行加固处理。

⑷堵头部位由于要安装止水，模板采用木模板进行现场拼装，止水外侧由于洞壁的超挖影响，平整度较差，给部分模板现场加工，止水内侧模板在加工厂进行制作，现场拼装。

根据洞径变化计划加工3～4套，以满足现场使用要求。

⑸由于边墙顶拱仓面较小，混凝土垂直方向上升速度较快，为了保证不发生跑模、崩模现象，拉筋间距不宜大于60cm。