一般隧洞设计方法及思路02
- 格式:doc
- 大小:1.43 MB
- 文档页数:17
隧洞施工方案及施工方法引言隧道是一种人工开凿的地下通道,广泛应用于交通、水利、能源和通信等领域。
隧道施工是一个复杂而具有挑战性的工程过程,需要综合考虑各种因素,如地质条件、施工方法和安全措施等。
本文将介绍一种典型的隧洞施工方案及施工方法。
地质勘探在开始隧道施工之前,必须进行详细的地质勘探工作。
地质勘探的目的是确定地下岩石的性质、构造以及地下水位等信息,以便为隧道施工提供参考。
常用的地质勘探方法包括地质勘探钻孔、地质雷达和地震勘探等。
隧道设计根据地质勘探结果,可以进行隧道设计工作。
隧道设计应考虑地质条件、隧道用途以及预计施工方法等因素。
设计过程中还需要确定隧道的几何参数,如断面形状、尺寸和纵向坡度等。
施工方案开挖方法根据地质条件和隧道设计,可以选择合适的开挖方法。
常用的开挖方法包括爆破法、钻爆法、盾构法和掘进法等。
爆破法是一种常用的隧道开挖方法,适用于较硬的岩石。
钻爆法在较软的地层中应用较多。
盾构法适合于稳定的地层,可以在地下进行连续的开挖作业。
掘进法是一种常用的隧道开挖方法,适用于各种地质条件。
支护工程隧道开挖后,需要进行支护工程以确保隧道的安全和稳定。
常用的支护方法包括喷射混凝土衬砌、钢支撑和预拼拱等。
喷射混凝土衬砌是一种常用的隧道支护方法,可以提供较高的强度和耐久性。
钢支撑适用于较松散的地层,能够有效地增加地下的支撑力。
预拼拱是一种常用的隧道支护方法,适用于大断面和高水压条件。
导流与排水隧道施工过程中,地下水可能会成为一个重要的问题。
为了降低地下水位和减少地下水对隧道施工的影响,需要进行导流与排水。
常用的导流与排水方法包括井点排水、水平排水和降水井排水等。
井点排水是一种常见的导流方法,通过井点与地下水层的联系,将地下水引流到地面或其他合适的位置。
施工安全隧道施工安全是一个非常重要的问题。
在施工过程中,必须采取各种安全措施以避免事故和人员伤亡。
常用的施工安全措施包括安全许可证制度、安全培训和人员防护等。
隧洞施工构想隧洞采用无压隧洞,进洞口布置在上游水库,然后以0.001的坡降至出洞口,下泄消能排到下游水库。
一、隧洞施工方案1、钻杆钻孔,装炸药爆破,小型挖机加工程车或农用车出渣。
该施工方案对应隧洞开挖断面推荐采用城门洞型,洞宽 4.5m,洞高3m(底宽4.5m,两边直墙高0.75m,上接直径4.5m的半圆)。
该方案比较传统,应用广泛,但出渣慢,对隧洞尺寸要求比较大。
2、钻杆钻孔,装炸药爆破,皮带扒渣机加工程车或农用车出渣。
该施工方案对应隧洞开挖断面推荐采用城门洞型,洞宽3m,洞高2.5m(底宽3m,两边直墙高1m,上接直径3m的半圆)。
该方案开挖量小,出渣快,但扒渣机费用偏高,大的石头处理费劲。
二、配套建筑物1、进洞口围堰工程:根据汛期防洪渡汛情况,确定围堰防洪标准及建筑物级别。
围堰两侧采用砂包,中间用粘土防渗。
2、进洞口控制措施:水闸或堰。
3、出洞口出水的小能措施:下游水库建设消力池进行消能。
4、弃渣场的选定:隧洞开挖后,每边将产生上万方的洞渣(实方),所有必需首先选定弃渣场所,离洞口越近越好。
可以考虑架设分离破碎机械,对洞渣进行分离破碎,大的块石做砌石材料,其余的进行破碎,做混凝土粗骨料。
三、成本考虑:1、进场道路、高压电、水2、岩层情况:太软或太硬时施工成本都会增加。
3、断层处理:覆盖层教厚时,隧洞基本上不会有大的塌方,但断层不可避免,遇见比较危险的断层时,要考虑混凝土衬砌。
4、当地原材料价格:碎石、沙、水泥、雷管炸药等5、进洞600m以后,施工难度增大,加强通风排烟、供水等。
6、测量费用:洞外导线测量,洞内洞向放样。
洞内每200m进行洞轴线放样。
7、洞脸支护处理8、会车道:每200m打一会车道。
四、隧洞开挖进度如果是挖机出渣,200m以内,每个工作面每天可以打4m,即一天进度可达8m超过600m后,每个工作面每天可以打1.5m,一天进度只能打3m。
考虑到其他因素,比如停电,施工机械故障,断层衬砌等,平均每天按4m考虑,隧洞开挖工期500天。
隧洞设计方法黑龙江农垦林业职业技术学院隧洞设计方法一、概述在水利枢纽中为满足泄洪、灌溉、发电等任务而设置的隧洞称为水工隧洞。
水工隧洞按洞内水流状态分为有压洞和无压洞。
一般隧洞可设成有压,也可设成无压,或设成前段有压而后段无压。
但在同一洞段内,应避免出现时而有压时而无压的明满流交替现象,以防止不利流态。
在设计水工隧洞时,应根据枢纽的规划任务,尽量一洞多用,以降低工程造价。
如导流洞与永久隧洞相结合,泄洪、排沙、放空隧洞的结合等。
二、水工隧洞的线路选择隧洞选线关系到工程造价、施工难易、工程进度、运行可靠性等。
影响因素多,如地质、地形、施工条件等。
因此,应综合考虑,进行技术比较后加以选定。
1.地质条件隧洞路线应选在地质构造简单、岩体完整坚硬的地区,尽量避开不利地质构造,尽量避开地下水位高、渗水严重地段,以减少隧洞衬砌上的外水压力。
洞线要与岩层、构造断裂面及主要软弱带走向有较大的交角。
在高地应力地区,洞线应与最大水平地应力方向尽量一致,以减少隧洞的侧向围岩压力。
隧洞应有足够的覆盖厚度,对于有压隧洞,当考虑弹性抗力时,围岩的最小覆盖厚度不小于3倍洞径。
根据以往工程经验,对于围岩坚硬完整无不利构造的岩体,有压隧洞的最小覆盖厚度不小于0.4H(H为压力水头),如不加衬砌,则应不小于1.0H。
在隧洞进、出口处,围岩厚度往往较薄,应根据地质、施工、结构等因素综合分析确定,一般情况下,进、出口顶部的岩体厚度不宜小于1倍的洞径或洞宽。
2.地形条件洞线应尽量短直,如因地形、地质、等原因需要转弯时,对于低流速的隧洞弯道曲率半径不应小于5倍洞径或洞宽,转弯转角不宜大于60°,弯道两端的直线段长度也不宜小于5倍的洞径或洞宽。
高流速的隧洞设弯道时,最好通过试验确定。
3.水流条件隧洞进口应力求水流顺畅,出口水流应与下游河道平顺衔接,与土石坝下游坝脚及其建筑物保持足够距离,防止出现冲刷。
4.施工条件洞线选择应考虑施工出渣通道及施工场地布置问题。
水利水电工程泄洪兼放空隧洞设计思路1.水利水电工程泄洪兼放空隧洞建设的概况目前,国家各地区都认识到修建水利水电工程泄洪兼放空隧洞给人们带来的巨大效益。
因此,国家各地区根据自身地形、地貌、地质等不同的特点,修建了适合自己的水利水电工程泄洪兼放空隧洞。
云南石门水库龙抬头型隧洞的修建印证了这点。
云南省石门水库在前期工作阶段,往往采用临时建筑物作为导流的隧洞,在导流结束之后,往往就会被封堵并废弃。
这时泄洪工作全由溢洪道来承担。
但在后期工作中,由于对水库来沙量进行了演算和分析,从中了解到水库的来沙量较大。
因此,必须结合泄洪建筑物来解决水库来沙量大必须进行排沙的问题。
由于石门水库区地形比较狭窄,左岸和右岸都不便于设置具有泄洪和排沙功能的建筑设施。
石门水库的左岸已经设有导流隧洞、输水隧洞和溢洪道等建筑设施。
因此,在综合考虑水利枢纽区的建筑物的布置后,选择将导流隧洞改为龙抬头型的泄洪兼放空隧洞,这是一项切实可行且经济的有效措施。
所谓龙抬头型泄洪兼放空隧洞就是在导流隧道完成导流任务后对其前半部分进行封堵,并做好泄洪工程龙抬头段与导流隧道结合段的连接工作,使其成为永久的泄洪隧洞。
泄洪隧洞和溢洪道共同承担着泄洪任务,龙抬头型的泄洪隧洞的既满足了排沙放空的要求,而且减少了溢洪道的过流量,具有社会经济意义。
云南石门水库根据自身地形、地质、地貌的特点修建的龙抬头型的泄洪隧洞在汛期泄洪中起到了重要作用。
龙抬头泄洪隧洞在汛期期间承担了水库泄洪的全部工作,且在汛期结束后经工作人员对隧洞龙抬头段及反射弧段的详细检查,发现隧洞仍然完好无缺,这充分证明了龙抬头型泄洪隧洞在小流量、低水位的情况下运行是绝对安全的、可行的。
实践证明了龙抬头泄洪隧洞修建的合理性和切实可行性。
但是水利水电工程泄洪兼放空隧洞在工程施工中仍存在着许多问题。
隧洞由于结构与荷载具有特殊性,设计理论和计算方法都还不太完善。
因此,隧洞建设还必须对很多关键性问题进行深入地研究,对有些含糊不清的理论和计算方法都必须进行澄清。
交通隧道中铁路隧道的设计和施工方法铁路隧道是为了方便铁路交通线路贯通而建设的地下通道。
它具有随地势起伏而变化的特点,需要运用先进的设计和施工方法。
本文将详细介绍铁路隧道的设计和施工方法。
设计方法:1.地质勘察:在进行隧道设计前,必须进行详尽的地质勘察。
该勘察应包括土壤的性质和层次、地下水位、地下岩石的特性等。
通过地质勘察,可以获得隧道设计所需的地质资料,为后续的设计提供参考。
2.隧道几何设计:隧道的几何设计包括纵断面和横断面的确定。
纵断面设计主要根据运输需求和地质条件确定隧道的高度和宽度。
横断面设计则要根据隧道所处地质条件,结合动力学和稳定性分析,确定隧道的开挖形式,如采用全断面开挖还是采用先开挖小断面再开挖大断面的方法。
3.结构设计:结构设计主要是根据隧道的地质条件和使用要求确定隧道的支护结构。
隧道支护结构通常包括衬砌、预应力锚杆、钢筋混凝土墙板等。
需要注意的是,隧道的支护结构要具备足够的强度和稳定性,以应对地下水、地震等外力的作用。
施工方法:1.管片隧道法:该方法是将现浇钢筋混凝土管片拼装成隧道,再注入灌浆材料进行固化。
该方法具有施工速度快、质量易控制等优点,适用于地质条件较好的区域。
2.盾构隧道法:盾构隧道法是利用盾构机进行隧道的开挖和支护。
在工程施工中,首先需要确定盾构机的型号和规格,然后根据隧道设计要求进行盾构机的安装和调试。
盾构机具有施工速度快、影响范围小等优点,适用于地质条件复杂的区域。
3.顶管法:顶管法是利用钢管和液压顶进设备进行隧道的开挖和支护。
在施工过程中,首先需要在隧道出口设置起始井,然后通过液压顶进设备将钢管推进到起始井,再由人工开挖隧道。
顶管法施工具有成本低、安全可靠等优点,适用于隧道长度较短的区域。
总结:铁路隧道的设计和施工方法需要充分考虑地质条件、运输需求和结构要求等因素。
设计过程中需要进行详尽的地质勘察,确定隧道的纵断面和横断面。
施工过程中可以采用管片隧道法、盾构隧道法和顶管法等方法。
隧道工程中常用的设计方法
隧道工程的设计首先从处理基本的地质条件开始,并考虑许多其他因素。
一般而言,
隧道设计也包括选择工程材料、选择类型和位置以及最终形状等。
一般而言,隧道设计方法包括有限元分析、数值模拟方法、概率方法和经验分析方法。
有限元分析是一种解决固体力学分析问题的常用设计方法。
它充分考虑了结构的复杂性。
它通过分析构件的几何形状,确定各个组件的受力行为,从而求解结构的最优结果。
有限元分析的特点在于可以精确地模拟出实际应力和应变情况,给出更准确的设计结果。
数值模拟方法是一种模拟和预测隧道行为的设计方法。
通过数学模型,可以模拟隧道
结构和土体状态的变化,精确地估算工程参数,形成对隧道变形的准确预测,从而指导隧
道的设计。
概率方法是隧道工程中常用的设计方法。
它利用统计学原理,分析建筑参数和材料性
质的连贯性,从而预测建筑的平均性能,并计算各种概率,确定可能出现的最大限度值。
它也可以用于确定隧道寿命。
经验分析方法也是一种通用的设计方法,它采取有关项目的基础资料和隧道工程工程
实施过程,通过分析这些信息,结合多年来在此领域的设计经验,成功解决工程设计问题。
它具有设计简单、技术可行和成本低等特点,广泛应用于重质隧道的设计中。
最后,对于复杂地质条件的隧道,可以采用综合设计方法,即将上述单项设计方法相
结合,从而更精确、准确地设计隧道。
隧道开挖施工方案设计与施工技巧分析隧道工程是现代交通运输和城市建设中重要的基础设施之一。
隧道开挖施工方案设计和施工技巧的合理应用对于工程质量、工期和安全都有着至关重要的影响。
本文将从隧道开挖施工方案设计和施工技巧两个方面进行详细分析。
一、隧道开挖施工方案设计1. 地质勘察与分析地质勘察是开展隧道工程的前提,通过地质勘察可以了解地层的特点、岩性、断裂带等情况,从而为隧道开挖施工方案的设计提供依据。
2. 施工方法选择隧道开挖施工方法决定了施工工序、设备选型和施工工期等因素。
常见的施工方法包括顶进法、侧进法、地面爆破法等。
根据地质条件、环保要求和经济效益等因素,选择合适的施工方法对于隧道工程的顺利进行至关重要。
3. 支护结构设计隧道开挖过程中,为了保证施工人员和设备的安全,必须进行支护结构的设计。
常用的支护结构包括锚杆支护、钢架支护、喷锚网片支护等。
在设计过程中,需要考虑地质条件、荷载情况和施工工艺等多个因素。
4. 施工工序安排隧道开挖施工需要按照一定的工序进行,合理的施工工序安排可以提高施工效率和质量。
常见的施工工序包括预处理、开挖、支护、回填和后续施工等。
二、隧道开挖施工技巧1. 土石方开挖技巧在进行土石方开挖时,应根据地质勘察结果进行合理的开挖顺序和工艺安排。
合理利用机械设备,采用适当的爆破参数和爆破方式,控制开挖斜坡的坡度和角度,确保施工过程的稳定性和安全性。
2. 地下水处理技巧隧道开挖过程中会遇到地下水问题,为了保证施工进度和质量,需要进行地下水的处理。
常用的地下水处理技巧包括细砂浆注浆、凝胶注浆和隔水层施工等。
3. 施工监测技巧施工监测是隧道开挖过程中不可或缺的环节,通过对施工过程进行实时监测,可以及时发现问题并采取相应的应对措施。
常见的施工监测技巧包括测斜仪测量、支柱变形监测和地下水位监测等。
4. 安全施工技巧隧道工程施工过程中,安全是首要考虑的因素。
施工人员应严格遵守操作规程,配备必要的安全设备,加强施工现场的安全管理。
隧洞工程施工设计方案一、项目概述本工程是地下隧洞工程,旨在连接两个地点,作为城市交通拓展的一部分。
隧洞全长3000米,设计为双向四车道,并配备相应的排水、通风、照明等设施。
本工程施工区域辐射区域辽阔,地质条件复杂,工程任务繁重,相关的城市规划和环保要求极高。
二、工程施工设计概念1. 安全第一:隧洞工程极易发生事故,因此,施工设计的首要任务是保障施工人员和周边居民的安全。
2. 质量优先:隧洞工程的质量直接关系到日后的使用安全,因此施工设计要求严格按照相关标准进行。
3. 环保可持续:在施工过程中,务必保护周边环境,减少对地下水和空气的污染。
4. 沿用先进技术:选用最先进的施工设备和技术,提高生产效率,减少对周边环境的影响。
三、地质勘察结果和分析1. 地下岩层:本工程所处区域地质情况复杂,主要有页岩、砂岩、泥岩等岩层,其中水平运动应力较大。
2. 施工安全考虑:地下岩层较软,易发生滑坡、塌方等地质灾害,需采取相应的工程措施来保障施工人员和设备的安全。
3. 地下水情况:局部区域有地下水位高,需采取排水措施。
四、隧洞工程施工方案1. 地表辟路:在施工过程中,地表同路边交通的关系要符合于本地区的地域特色,合理规划出辟路方案。
2. 进洞口开挖:在施工开始之前,进行洞口周边的辟路和排水工作,保障周边环境的安全。
3. 掘进作业:根据地质条件的不同,可以选择TBM掘进、顶管法和爆破法,采用合适的方式进行施工。
4. 土方开挖:根据地下岩层的情况选择不同的土方开挖方式,保障开挖质量。
5. 地下水处理:地下水处理采用双管排水法,将地下水引入隧洞内,再通过处理后排放出去。
6. 隧洞内照明、通风、排水和防火设施的设计和安装。
五、安全施工措施1. 施工期间,要设立明显的警示牌,对施工现场进行封锁,禁止外人进入,并实行24小时的安保措施。
2. 采用高科技设备进行监控和预警,及时发现井坑失稳等安全隐患,采取措施加以排除。
3. 设立安全教育培训基地,对施工人员进行安全操作培训,增强安全意识。
水利水电工程泄洪兼放空隧洞设计思路随着水电工程的发展,泄洪兼放空隧洞的设计和建设变得越来越重要。
泄洪兼放空隧洞主要用于在洪水来临时迅速将水库内的滞留洪水释放出去,以减轻水库的洪水压力,保护主坝的安全。
同时,泄洪兼放空隧洞也可用于排放水库中的沉积物和淤泥,以维持水库的有效容积。
在泄洪兼放空隧洞的设计中,以下是一些重要的思路和要点:1.优化隧洞的位置和布置:在选择泄洪兼放空隧洞的位置时,需要考虑水库的地形和地质条件,以及附近的建筑物和居民区。
隧洞的布置应能有效地释放洪水和废弃物,避免对周围环境和人民生活造成不利影响。
2.减少泄洪兼放空的阻力:为了确保隧洞中水流的畅通,需要在设计中采取一些措施来减少水流的阻力。
例如,可以使用优化流线形状的导流设施,以减少水流的阻力和能量损失。
3.确保隧洞的通风条件:隧洞中的水流会产生大量的水蒸气,造成高湿度环境。
为了保持隧洞内的通风条件,设计中需要考虑安装通风设备和通风管道,并且定期进行检修和清洗。
4.增强隧洞的结构安全:泄洪兼放空隧洞肩负着减轻水库压力的任务,因此其结构的安全性是至关重要的。
设计中应考虑使用高强度材料,同时合理布置和设计隧洞的结构,以确保其能承受洪水和沉积物的冲刷和压力。
5.排水和排沙系统的设计:泄洪兼放空隧洞主要用于排放水库内的洪水和废弃物。
因此,设计中需要考虑合适的排水和排沙系统,以保持隧洞的通畅和隧洞周围地区的干燥。
6.监测和预警系统的安装:水库泄洪兼放空过程中,需要及时监测和预警洪水的变化和隧洞内水位的波动。
因此,在设计中应安装相应的监测设备和预警系统,以确保洪水的及时排放和应对。
综上所述,泄洪兼放空隧洞的设计需要综合考虑地质、地形条件、布局、通风安排、结构安全、排水、排沙措施以及监测预警等因素。
只有通过精确的设计和合理的施工,才能确保泄洪兼放空隧洞在洪水来临时有效地发挥作用,保护水库及周边区域的安全。
水利工程隧洞方案一、引言隧洞作为水利工程的一部分,广泛应用于蓄水、输水和排水等各个环节。
隧洞的建设对于提高水资源利用效率、改善生态环境和保障人民生活具有重要的意义。
本文将围绕水利工程隧洞的设计、施工和运营等方面展开探讨,以期为相关领域的研究和实践提供参考。
二、隧洞设计1.项目背景和概况本项目位于XX省XX市,隶属于XX水利工程,是一项关系到当地灌溉和供水的重要工程。
隧洞总长度为X公里,设计最大流量为X立方米/秒。
隧洞的建设将大大提高当地的水资源利用效率,满足农田灌溉和城市供水的需求。
2.地质勘探由于隧洞的地质条件对其设计和施工都具有重要影响,因此在设计之初就需要进行详尽的地质勘探。
我们的地质团队将完成隧洞所经过地区的地质勘探工作,包括地质构造、岩性和断裂带等方面的调查。
这将为后续的设计和施工提供可靠的地质数据支持。
3.隧洞设计参数根据地质勘探结果和工程要求,我们确定了隧洞的设计参数。
其中包括隧洞断面的尺寸及形状、洞身结构、防渗和排水设计等方面。
通过合理设计,我们将确保隧洞在满足流量要求的同时,保证结构的牢固和安全性。
4.建设材料选择在隧洞的建设中,我们将优先选择高品质的建设材料,确保隧洞的长期稳定性和安全性。
包括混凝土、钢筋、隧洞衬砌材料等。
在材料选择上,我们将充分考虑当地的物资供应、材料性能、经济成本等因素。
5.环境保护与治理在隧洞设计阶段,我们将充分考虑到环境保护与治理的问题。
包括隧洞建设对于当地生态环境的影响、施工中的环境保护措施、以及隧洞运营后的环境维护等方面。
我们将积极采取环保措施,最大限度减少对生态环境的影响。
三、隧洞施工1.施工技术隧洞的施工将采用先进的技术和设备,包括盾构法、钻爆法、开挖法等。
在施工过程中,我们将严格按照设计要求和施工规范,确保施工质量和安全。
同时,我们将对施工人员进行培训,使他们掌握先进的施工技术和安全操作规程。
2.施工管理在隧洞施工过程中,我们将建立科学、严格的施工管理制度,确保施工进度和质量。
一、工程背景及意义隧洞工程是地下工程中的一种重要施工方式,它的建设对于交通运输、水利工程等领域都具有重要意义。
隧洞工程可以解决地形复杂、交通不便、水资源开发等问题,减少地表受损、减少交通拥堵,提高交通运输的效率,改善人们的生活条件。
因此,隧洞工程的建设对于城市化进程和经济发展都是非常有益的。
二、隧洞工程初步设计范围本次隧洞工程初步设计范围包括了隧洞工程的选址、线路布置、隧道断面选择、洞口工程等内容。
1.选址隧洞工程的选址需要考虑地形地貌、地质条件、环境影响等因素,确保隧洞工程的建设处于合适的位置,同时最大限度地减少对周边环境的影响。
2.线路布置根据工程需要和地形地貌,确定隧洞工程的线路布置,确定隧洞的线路走向和纵断面布置,同时需要考虑与周边交通网络的衔接。
3.隧道断面选择根据隧道工程的设计要求和地质条件,选择合适的隧道断面形式,确保隧洞工程的安全和高效建设。
4.洞口工程根据隧洞的具体位置和地形地貌,设计隧洞的进口和出口工程,确保隧洞工程在使用中的正常运营。
三、地质勘察及工程地质条件1.地质勘察对隧洞工程的选址范围进行详细的地质勘察,掌握地下水情况、地下构造及土层情况等相关信息,为后续的设计提供准确的地质资料。
2.地质条件根据地质勘察的资料,分析隧洞工程的地质条件,包括围岩稳定性、地下水情况、地震影响等因素,为隧洞工程的设计提供有力的依据。
1.隧道线路布置经过分析和比较,确定隧洞工程的线路布置,确保隧洞的线路走向和纵断面布置符合设计要求,并与周边交通网络衔接。
2.隧洞断面选择根据地质条件和设计要求,选择隧洞的断面形式,确保隧洞的安全和高效建设。
3.洞口工程设计根据隧洞的具体位置和地形地貌,设计隧洞的进口和出口工程,确保隧洞工程在使用中的正常运营。
4.结构设计针对隧洞的具体地质条件和使用要求,设计隧洞的支护结构、排水系统、通风系统等设施,确保隧洞的安全使用。
五、环境影响评价考虑隧洞工程建设对周边环境的影响,进行环境影响评价,制定相应的环境保护措施,保护周边环境的优良状态。
一般隧洞设计方法及思路一、概述在水利枢纽中为满足泄洪、灌溉、发电等任务而设置的隧洞称为水工隧洞。
水工隧洞按洞内水流状态分为有压洞和无压洞。
一般隧洞可设成有压,也可设成无压,或设成前段有压而后段无压。
但在同一洞段内,应避免出现时而有压时而无压的明满流交替现象,以防止不利流态。
在设计水工隧洞时,应根据枢纽的规划任务,尽量一洞多用,以降低工程造价。
如导流洞与永久隧洞相结合,泄洪、排沙、放空隧洞的结合等。
二、水工隧洞的线路选择隧洞选线关系到工程造价、施工难易、工程进度、运行可靠性等。
影响因素多,如地质、地形、施工条件等。
因此,应综合考虑,进行技术比较后加以选定。
1.地质条件隧洞路线应选在地质构造简单、岩体完整坚硬的地区,尽量避开不利地质构造,尽量避开地下水位高、渗水严重地段,以减少隧洞衬砌上的外水压力。
洞线要与岩层、构造断裂面及主要软弱带走向有较大的交角。
在高地应力地区,洞线应与最大水平地应力方向尽量一致,以减少隧洞的侧向围岩压力。
隧洞应有足够的覆盖厚度,对于有压隧洞,当考虑弹性抗力时,围岩的最小覆盖厚度不小于3倍洞径。
根据以往工程经验,对于围岩坚硬完整无不利构造的岩体,有压隧洞的最小覆盖厚度不小于0.4H(H为压力水头),如不加衬砌,则应不小于1.0H。
在隧洞进、出口处,围岩厚度往往较薄,应根据地质、施工、结构等因素综合分析确定,一般情况下,进、出口顶部的岩体厚度不宜小于1倍的洞径或洞宽。
2.地形条件洞线应尽量短直,如因地形、地质、等原因需要转弯时,对于低流速的隧洞弯道曲率半径不应小于5倍洞径或洞宽,转弯转角不宜大于60°,弯道两端的直线段长度也不宜小于5倍的洞径或洞宽。
高流速的隧洞设弯道时,最好通过试验确定。
3.水流条件隧洞进口应力求水流顺畅,出口水流应与下游河道平顺衔接,与土石坝下游坝脚及其建筑物保持足够距离,防止出现冲刷。
4.施工条件洞线选择应考虑施工出渣通道及施工场地布置问题。
设置曲线时,其弯曲半径应考虑施工所要求的转弯半径。
隧道建设方法主要有以下几种:
1. 钻爆法,主要用钻眼爆破方法开挖断面而修筑隧道及地下工程的施工方法。
将整个断面分部开挖至设计轮廓,并随之修筑衬砌。
2. 双侧壁导坑法,将断面分成四块:左、右侧壁导坑、上部核心土和下台阶。
其原理是利用两个中隔壁把整个隧道大断面分成左中右3个小断面施工,左、右导洞先行,中间断面紧跟其后;初期支护仰拱成环后,拆除两侧导洞临时支撑,形成全断面。
以上是隧道建设的主要方法,具体采用哪种方法要根据实际情况和工程需要进行选择。
引水隧洞施工方案隧洞施工方案是为了完成引水隧洞的建设工作,具体包括设计方案、施工方法、安全措施等内容。
下面是一份引水隧洞施工方案的示例:一、设计方案1.隧洞布置:隧洞总长1000米,设计水平断面为6米(宽)×6米(高),采用单洞单线设计。
隧洞采用顺层开挖方法。
2.隧洞衬砌:隧洞采用混凝土衬砌,厚度为30厘米。
隧洞衬砌采用防水混凝土,表面应平整光滑。
二、施工方法1.地面工程准备:在进入隧洞施工前,需要对周围地面进行清理和整平,确保施工现场的安全和通行畅通。
2.开挖工程:隧洞采用顺层开挖方法,首先进行边墙开挖,然后按照设计断面逐层进行开挖。
采用爆破和机械挖掘相结合的方式进行开挖。
3.安装衬砌:开挖完毕后,立即进行衬砌工作。
衬砌采用预制混凝土段进行安装,同时进行振捣和固定,确保衬砌的牢固和平整。
4.隧洞排水系统:为了防止隧洞内积水,需要设置排水系统。
排水系统包括排水管道和排水泵站,负责将隧洞内的水排出,保持施工现场干燥。
三、安全措施1.施工现场安全防护:在施工现场周围设置围挡和安全标识,保持施工区域与周围人员的安全隔离。
施工人员必须佩戴安全帽、安全鞋和防尘口罩等个人防护用品。
2.爆破安全管理:如果需要采用爆破方式进行开挖,必须按照相关规定制定爆破作业方案,并由专业人员负责操作和监督。
同时,需进行周边环境的排查,确保爆破作业不会对周围建筑物和人员造成影响。
3.气体监测和通风:隧洞施工过程中会产生大量尘土和有害气体,需要进行定期监测和通风处理,确保施工现场空气质量符合要求。
4.紧急疏散和救援:需要制定应急疏散和救援预案,明确各方责任和应对程序。
同时,配备相应的疏散通道和救援设备,以应对突发情况。
四、施工进度和质量控制1.施工进度计划:根据工程需求和人力资源,制定详细的施工进度计划。
确保隧洞施工按照计划进行,保证工期的控制和工程进度的顺利推进。
2.质量检验及验收:在施工过程中,需要进行多次的质量检验,确保衬砌的牢固和开挖断面的符合设计要求。
隧洞的工程布置方案设计一、引言隧道工程是一项复杂的工程,涉及到土木工程、地质工程、岩土工程等专业知识,而且隧道工程的施工对工程质量和安全性要求非常高。
因此,在进行隧道工程布置方案设计时,需要充分考虑工程的具体情况和要求,确保能够达到设计标准和施工要求。
二、概述隧道工程是为了通行方便和交通安全,在山区、城市等地区进行的一种工程。
隧道布置方案设计是指在进行隧道工程时,根据地质、水文、交通等方面的情况,确定隧道的位置、长度、形状、结构等内容,确保工程能够顺利进行。
三、地质勘察地质勘察是隧道工程布置方案设计的第一步,通过地质勘察可以了解地层的情况、地质构造、岩性等内容,为后续的隧道设计提供必要的数据。
地质勘察需要全面细致地了解隧道施工区域的地质情况,包括地层岩性、裂缝、构造断裂、水文地质等情况,确保对相关地质情况进行综合评价。
此外,地质勘察还需要进行文献资料查阅、地层探测、地表地下水情况的调研等工作。
四、隧道位置选择隧道位置选择是隧道工程布置方案设计的关键环节,不同的位置会直接影响到后续的施工和工程质量,因此需要合理选择隧道的位置。
选址时要充分考虑地质条件、水文条件、交通条件等因素,力求选择最优的位置。
此外,还需要考虑到隧道所处的地形和地貌,确保隧道的位置不会对周围环境产生不良影响。
五、隧道长度和形状确定隧道长度和形状的确定是隧道工程布置方案设计的重要内容,长度和形状的不同会直接影响到隧道的结构、稳定性、通行能力等方面。
隧道长度和形状的确定需要综合考虑地质情况、交通需求、施工条件等因素进行合理确定,力求设计出满足需求的隧道。
六、隧道结构设计隧道结构设计是隧道工程布置方案设计的核心内容,包括隧道结构的尺寸、形状、材料、支护体系等内容。
隧道结构设计需要考虑到地质条件、交通需求、施工条件等方面的要求,确保设计方案符合工程质量和安全标准。
七、支护体系设计支护体系设计是隧道工程布置方案设计的重要内容,支护体系的设计直接关系到隧道结构的稳定性和安全性。
一般隧洞设计方法及思路一、概述在水利枢纽中为满足泄洪、灌溉、发电等任务而设置的隧洞称为水工隧洞。
水工隧洞按洞内水流状态分为有压洞和无压洞。
一般隧洞可设成有压,也可设成无压,或设成前段有压而后段无压。
但在同一洞段内,应避免出现时而有压时而无压的明满流交替现象,以防止不利流态。
在设计水工隧洞时,应根据枢纽的规划任务,尽量一洞多用,以降低工程造价。
如导流洞与永久隧洞相结合,泄洪、排沙、放空隧洞的结合等。
二、水工隧洞的线路选择隧洞选线关系到工程造价、施工难易、工程进度、运行可靠性等。
影响因素多,如地质、地形、施工条件等。
因此,应综合考虑,进行技术比较后加以选定。
1.地质条件隧洞路线应选在地质构造简单、岩体完整坚硬的地区,尽量避开不利地质构造,尽量避开地下水位高、渗水严重地段,以减少隧洞衬砌上的外水压力。
洞线要与岩层、构造断裂面及主要软弱带走向有较大的交角。
在高地应力地区,洞线应与最大水平地应力方向尽量一致,以减少隧洞的侧向围岩压力。
隧洞应有足够的覆盖厚度,对于有压隧洞,当考虑弹性抗力时,围岩的最小覆盖厚度不小于3倍洞径。
根据以往工程经验,对于围岩坚硬完整无不利构造的岩体,有压隧洞的最小覆盖厚度不小于0.4H(H为压力水头),如不加衬砌,则应不小于1.0H。
在隧洞进、出口处,围岩厚度往往较薄,应根据地质、施工、结构等因素综合分析确定,一般情况下,进、出口顶部的岩体厚度不宜小于1倍的洞径或洞宽。
2.地形条件洞线应尽量短直,如因地形、地质、等原因需要转弯时,对于低流速的隧洞弯道曲率半径不应小于5倍洞径或洞宽,转弯转角不宜大于60°,弯道两端的直线段长度也不宜小于5倍的洞径或洞宽。
高流速的隧洞设弯道时,最好通过试验确定。
3.水流条件隧洞进口应力求水流顺畅,出口水流应与下游河道平顺衔接,与土石坝下游坝脚及其建筑物保持足够距离,防止出现冲刷。
4.施工条件洞线选择应考虑施工出渣通道及施工场地布置问题。
设置曲线时,其弯曲半径应考虑施工所要求的转弯半径。
对于长洞,应利用地形、地质条件布置施工支洞、斜洞、竖井。
以便进料、出渣和通风,改善施工条件,加快施工进度。
此外,洞线选择应满足总体布置和运行要求,避免对其它建筑物的干扰。
三、水工隧洞的布置隧洞的布置主要包括:进口段、出口段和洞身段。
1.进口段的形式和构造进口建筑物按其布置及结构形式,分为竖井式、塔式、岸塔式和斜坡式等,在工程中常根据地形、地质、施工等具体条件采用。
进口段的组成包括进水喇叭口、闸室、通气孔、平压管和渐变段等几部分。
(1)进水喇叭口 进水口是隧洞首部,其体形应与孔口水流流态相适应,避免产生不利的负压和空蚀破坏,同时还应尽量减小局部水头损失,以提高泄流能力。
隧洞进口常采用顶板和两侧边墙顺水流方向三向逐渐收缩的平底矩形断面,形成喇叭口状。
收缩曲线常采用四分之一椭圆曲线,椭圆方程为:12222=+by a x (1) 式中:a —椭圆长半轴,对于顶板曲线,约等于闸门处孔口高度H ,对于边墙曲线,约等于闸门处的孔口宽度B ;b —椭圆短半轴,顶板曲线可用H/3,边墙曲线约为(1/3~1/5)B 。
深式无压隧洞进水口是一短管型压力段,为了增加压力段压力,改善压力分布,常在进口段顶部设置倾斜压坡(图1)。
这种形式的压力进口段顶部曲线由椭圆曲线AB 、直线段BC 、及EF 组成。
通常BC 段稍缓于EF 段,压板长度L 应满足塔顶启闭机的布置和闸门检修的要求,可采用3~6米。
图1 进口段洞顶压坡布置(2 )通气孔 当闸门部分开启时,孔口处的水流流速很大,门后的空气会被水流带走,形成负压区,引起空蚀破坏使闸门振动,危及工程的安全运行。
因此,对设在泄水隧洞进口或中部的闸门之后应设通气孔,通气孔在隧洞运用中,承担着补气、排气的双重任务,对改善流态、避免运行事故起着重要的作用。
通气孔进口必须与闸门启闭机室分开设置,以免充气或排气时,因风速太大,影响工作人员的安全。
通气孔在洞内出口应仅靠闸门的下游面,并尽量在洞顶,以保证在任何流态下都能充分通气。
通气孔管身应顺直,减少转弯突变,以减小阻力。
(3)平压管为了减小启门力,往往要求检修门在静水中开启。
为此,应设置平压管。
检修工作结束后,在开启检修门之前,先打开平压管的阀门,将水放进两道门之间,使检修门两侧的水压平衡,此时在静水中开启检修门,可大大减小启门力。
平压管的尺寸根据灌水时间、两道门间的灌水空间及后一道门漏水量来确定。
(4)拦污栅拦污栅是为防止水库中漂浮物进入隧洞而设置的。
泄水隧洞一般不设拦污栅。
需要拦截水库中较大浮沉物时,可在进口设置固定栅梁或粗拦污栅。
引水发电洞进口应设置较密的细栅,以防污物阻塞和破坏阀门及水轮机叶片。
(5)渐变段、闸室可参见重力坝的有关内容。
2.洞身段(1)洞身断面形式及尺寸无压洞多采用圆拱直墙形断面,由于顶部为圆拱形,适宜于承受垂直围岩压力,且施工时便于开挖和衬砌。
顶拱中心角一般在90°~180°之间。
如围岩条件较差还可用马蹄形断面。
当围岩条件差,而且又有较大的地下水压力时,可以考虑采用圆形断面。
有压隧洞由于内水压力较大,从水流及受力条件考虑,一般用圆形断面无压隧洞断面尺寸主要根据其泄流能力及洞内水面线确定。
对于表孔溢流式进口,泄流能力按堰流计算;对于深式进口,泄流能力可按管流计算。
洞内水面曲线用能量方程分段求出。
为保证洞内无压流状态,水面以上应有足够的净空。
当洞内流速大于15~20m/s时,应考虑高速水流引起的掺气和冲击波影响。
流速较低、通气良好的隧洞,要求净空不小于洞身断面面积的15%,其高度不小于40cm;流速较高的隧洞,在掺气升高的水面以上净空面积一般为洞身断面面积的15%~25%,冲击波波峰高不应超过城门洞形断面的直墙范围。
有压隧洞的断面尺寸应根据泄流能力及沿程压坡线确定。
有压隧洞的泄流能力按管流计算。
在隧洞出口应设有压坡段,以保证洞内水流始终处于有压状态,并要求洞顶有2m以上的压力余幅。
洞内流速越大,要求压力余幅越大,对于高流速的有压泄水隧洞,压力余幅可高达10m左右。
在确定隧洞断面尺寸时,应考虑到施工和检查维修等要求,圆形断面内径一般不小于1.8m,非圆形断面尺寸不小于1.5m×1.8m(宽×高)。
(2)洞身衬砌隧洞衬砌主要可分为以下几种类型:平整衬砌、单层衬砌、喷锚衬砌、组合式衬砌、预应力衬砌等。
洞身衬砌类型的选择,应根据隧洞的任务、地质条件、断面尺寸、受力状态、施工方法及运行条件等因素,通过综合分析技术经济比较后确定。
在混凝土及钢筋混凝土衬砌中,一般设有施工缝和永久横向变形缝。
隧洞在穿过断层、软弱破碎带以及和竖井交接处,或其它可能产生较大的相对变位时,衬砌需要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施工缝。
根据浇筑能力和温度收缩等因素确定沿洞线的分段长度,一般采用6~12m,底拱和边拱、顶拱的环向缝不得错开。
隧洞灌浆分为回填灌浆和固结灌浆两种。
隧洞应设置排水设备以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,外水压力为衬砌的主要荷载,对衬砌结构应力影响很大。
为此,可在洞底设纵向排水管通向下游,或在洞内水面线以上,通过衬砌设置排水孔,将地下水直接引入洞内(图2)。
排水孔间距、排距以及孔深一般为2~4m。
图2 无压隧洞排水布置对有压圆形隧洞,外水压力一般不起控制作用,可不设置排水设备。
当外水位很高,外水压力很大,可在衬砌底部外侧设纵向排水管,通至下游,纵向排水管由无砂混凝土管或多孔缸瓦管做成。
必要时,可沿洞轴线每隔6~8m,设一道环向排水槽,可用砾石铺筑,将渗水汇入纵向排水管(图3)。
图3 有压隧洞排水布置3.出口段及消能设施有压隧洞的出口常设有工作闸门及启闭机室,闸门前有渐变段,出口之后即为消能设施。
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,并与扩散消能设施的两侧边墙相衔接。
泄水隧洞出口宽度小,单宽流量大,能量集中,所以常在出口处设置扩散段,使水流扩散,减小单宽流量,然后再以适当形式消能。
泄水隧洞的消能方式大多采用挑流消能,其次是底流消能。
近年来国内也在研究和采用新的消能方式:如窄缝挑流消能和洞内突扩消能等。
四、水力计算的内容水工隧洞水力计算的内容,一般有:泄流能力计算、水头损失计算、绘制压坡线(有压流)、水面线的计算(无压流)。
1、泄流能力水工隧洞泄流能力计算,分有压流和无压流两种情况。
实际工程中,多半是根据用途先拟定隧洞设置高程及洞身断面和孔口尺寸,然后通过计算校核其泄流量。
若不满足要求,再修改断面或变更高程,重新计算流量,如此反复计算比较,直至满意为止。
(1)有压流的泄流能力有压流的泄流能力按公式(1)计算:02gH A Q μ= (1)式中Q ——泄流量;μ——流量系数;A ——隧洞出口断面面积;g ——重力加速度。
g H H 2200υ+=式中 H ——出口孔口静水头;g220υ——隧洞进口上游行近流速水头。
流量系数μ随出流条件不同而略有差异,自由出流和淹没出流分别按公式(2)和公式(3)计算:∑∑⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=222211i j i j j j A A R C gl A A ζμ (2) ∑∑⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=2222221i I I i J j A A R C gl A A A A ζμ (3)式中 A ——隧洞出口断面面积;A 2——隧洞出口下游渠道过水断面面积;ζj ——局部水头损失系数;A j ——与ζj 相应流速之断面面积;L i 、A i 、R i 、C i ——某均匀洞段之长度、面积、水力半径和谢才系数。
上述泄流能力计算公工适用于有压泄水隧洞,对发电的有压引水隧洞,其过流能力决定于机组设计流量,即流量为已知,要求确定洞径。
(2)无压流的泄流能力无压泄水隧洞的洞身底坡常大于临界坡度,洞内水流呈急流状态,其泄流能力不受洞长影响,而受进口控制,若进口为深孔有压短管,仍可按公式(2)和公式(3)计算,而忽略其沿程水头损失(根号中的最后一项)。
表孔堰流进口的斜井式无压隧洞,其泄流能力由堰流公式计算:2/302H g mB Q ε= (4) 式中 ε——侧收缩系数;m ——流量系数;B ——堰顶宽度(m );H 0——包括行近流速水头g 220υ的堰顶水头。
流量系数和侧收缩系数与堰型有关。
为保证曲线堰面与斜井底板有准确的切点,使过水表面平整,建议采用WES 标准剖面堰型,其曲线方程和有关计算参数可参见武汉水利电力学院编的《水力计算手册》。
隧洞的水头损失包括沿程水头损失和局部水头损失,其计算方法可参见武汉水利电力学院编的《水力计算手册》。
2、绘制压坡线连接隧洞沿程测压管水头,即得有压隧洞的压坡线。