隧洞断面数据

堰头隧洞衬砌结构计算书（IV类围岩）一、示意图：二、基本资料：1．依据规范及参考书目：《水工隧洞设计规范》（DL/T 5195-2004，以下简称《规范》）《水工混凝土结构设计规范》(SL 191-2008)，以下简称《砼规》《隧洞》（中国水利水电出版社，熊启钧编著）《水工隧洞和调压室水工隧洞部分》（水利电力出版社，潘家铮编著）2．几何参数：半跨宽度L1＝0.850 m；顶拱半中心角α＝90.00°拱顶厚度D1＝0.200 m；拱脚厚度D2＝0.200 m侧墙厚度D3＝0.200 m；侧墙高度H2＝1.150 m隧洞衬砌断面形式：圆拱直墙形底板厚度D4＝0.200 m3．荷载信息：内水压力水头H i＝0.00 m外水压力水头Ho ＝3.00 m；外水压力折减系数β＝1.00顶部山岩压力端部值Q1＝5.82kN/m；顶部山岩压力中间值Q2＝5.82kN/m侧向山岩压力上侧值Q3＝0.77kN/m；侧向山岩压力下侧值Q4＝9.08kN/m底部山岩压力端部值Q5＝0.00kN/m；底部山岩压力中间值Q6＝0.00kN/m顶拱围岩弹抗系数K1＝280.0 MN/m3侧墙围岩弹抗系数K2＝280.0 MN/m3底板围岩弹抗系数K3＝280.0 MN/m3顶拱灌浆压力P d＝100.00 kPa；P d作用半中心角αp＝60.00°其他部位灌浆压力P e＝0.00 kPa4．分项系数：建筑物级别：4级；荷载效应组合：基本组合；钢筋混凝土构件的承载力安全系数K ＝1.15衬砌自重分项系数γQ1＝1.10；山岩压力分项系数γQ2＝1.00内水压力分项系数γQ4＝1.00；外水压力分项系数γQ5＝1.00灌浆压力分项系数γQ3＝1.005．材料信息：混凝土强度等级：C20轴心抗压强度标准值f ck＝13.40 N/mm2；轴心抗拉强度标准值f tk＝1.54 N/mm2轴心抗压强度设计值f c＝9.60 N/mm2；轴心抗拉强度设计值f t＝1.10 N/mm2混凝土弹性模量E c＝2.55×104 N/mm2纵向受力钢筋种类：Ⅲ级钢筋强度设计值f y＝360 N/mm2；弹性模量E s＝2.00×105 N/mm2钢筋合力点到衬砌内、外边缘的距离a ＝0.030 m三、内力计算：N --衬砌计算截面的轴向力，kN，以拉为正；Q --衬砌计算截面的剪力，kN，以逆时针转动为正；M --衬砌计算截面的弯矩，kN·m，以内边受拉为正u --衬砌计算截面的切向位移，mm；v --衬砌计算截面的法向位移，mm；ψ--衬砌计算截面的转角位移，度；k --衬砌计算截面的围岩抗力，kPa计算节点编号顺序为：底板或底拱、底圆按照从左到右编号；顶板板或顶拱、顶圆按照从右到左编号；其余部位按照从下到上编号；1．承载能力极限状态下的内力计算：经过5次迭代运算后,各点设定抗力条件和法向位移一致。

10 输水管线工程10.1 概述输水管线主要包括进水口、竖井、隧洞段、浅埋段等建筑物。

进水口为有压式进水口，底板高程为14.8m。

进口段设固定式拦污栅。

隧洞进口用砼封堵，由2条（一用一备）直径为DN800mm的球墨铸铁管直接从水库取水，管道设阀门控制。

隧洞段长2954m，采用城门洞型，断面净尺寸为2.8m×3.15m（宽×高），隧洞底高程约为14.8~11.9m，球墨铸铁管用C10外包砼保护，砼最小厚度200mm，坡度1:1000。

竖井设在隧洞桩号0+069.000处，竖井地面高程为60.0m，直径为4.8m，衬砌厚度为600mm。

隧洞出口接浅埋段。

浅埋管长约1659m，沿核电生活区规划道路铺设至交水点。

输水管线洞口位于右岸垭口西南向约250米处的一斜坡上，坡度约35º。

地表植被发育。

洞口附近出露的地层岩性为：燕山三期中粗粒黑云母花岗岩。

其中，0+000~0+027洞段位于全风化土层内，底板高程14.8m，该段全风化土层较厚，约14~16m，围岩稳定性极差，为Ⅴ类围岩；0+027~0+055洞段由强风化过渡到弱风化，洞顶覆盖有少量强风化围岩，其中0+041有断层通过（f4:N70ºE/NW∠70~80º,b=5~10cm，构造岩为花岗碎裂岩，并发育有石英细脉），节理裂隙以60~80º陡倾角为主，岩体完整性差，围岩稳定性差，为Ⅳ岩围岩；沿线洞段全部位于弱风化岩层，岩石完整性好，岩质坚硬，多为Ⅱ、Ⅲ类围岩，出口位臵由于钻孔资料不足，有待完善。

初步估计输水管线洞身各类围岩分类如下：0+000~0+027为Ⅴ类围岩，Ⅳ、Ⅴ类围岩约占1%；0+055~0+820、1+835~1+852、2+160~2+950为Ⅲ类围岩，约占54%；0+820~1+835、1+852~2+160为Ⅱ类围岩，约占45%。

10.2 施工难重点分析及应对措施10.2.1 工期控制本工程输水管线隧洞长2954m，开挖段面小，不适合大型机械作业，且工作面仅有进口和出口两个，工期控制是重点。

隧洞开挖隧洞进、出口的边坡开挖要按照所设计的洞脸开挖坡比进行，进、出口洞脸和两侧边坡宜避免边坡开挖,当无法避免时,要边开挖边支护；隧洞横断面的最小尺寸，一般情况下,圆形断面的内径不宜小于1。

8m，非圆形断面的高度不宜小于1。

8m,宽度不宜小于1。

5m，可采用掘进机、架钻台车、钢模台车等较大型设备施工，但其断面尺寸应通过技术经济分析确定;为了确保施工安全及建筑物的安全,隧洞进洞之前，最好先施工洞外建筑（明洞或暗渠),稳定洞脸及提高洞口施工的安全系数；水利工程隧洞施工规范规定,洞室开挖严禁欠挖，控制超挖，径向超挖值不大于1 0cm，且所有松散岩块要彻底清除，超挖回填必须用同标号混凝土回填，且不予计量。

2隧洞支护与衬砌隧洞支护形式与围岩类别、隧洞的工况、隧洞的大小、开挖形式及支护的材料和设备有着密切的关系.其开挖方式一般为全断面开挖、上下台阶开挖、先导洞开挖和眼镜法开挖等多种形式。

其支护手段一般为:喷混凝土、锚喷混凝土、锚网喷混凝土、锚网结合钢支撑(或格栅钢架）喷混凝土、混凝土衬砌、钢筋混凝土衬砌等。

针对软弱破碎喂岩,为确保施工安全，常常在掌子面进行超前预支护，其方法一般包括，超前锚杆、超前小导管、管棚、预衬砌、水平高压旋喷压注、围岩注浆等手段。

另外对特殊洞段宜采用超前管棚、预注浆及钢拱架支撑等特殊支护措施。

隧洞衬砌形式与断面形状和尺寸、运行条件、内水压力、围岩条件（覆盖厚度、围岩分类、承担内水压力能力、地下水分布及连通情况、地质构造及影响程度）、防渗要求、支护效果、施工方法等因素有着密切的联系，其衬砌一般为平整衬砌、单层衬砌、锚喷衬砌、混凝土衬砌、钢筋混凝土衬砌和预应力混凝土衬砌（机械式或灌浆式)；当隧洞在穿过断层、软弱破碎带以及和竖井交接处时出现较大的相对变位时，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.3隧洞围岩的开挖与支护①隧洞V类围岩.Ⅴ类围岩选择上导洞先进、两侧面跟进的环形开挖法,采用喷钢纤维混凝土及挂网;在隧洞进口区明挖支护完毕后，进行隧洞开挖，采用大断面开挖；隧洞开挖炮孔布置,施工时的爆破参数应根据现场爆破试验确定。

水利隧洞开挖断面测量的内容和方法随着社会经济的不断发展，水利工程的建设也日益日渐增加。

而水利隧洞作为水利工程中重要的组成部分，其开挖和测量工作也显得尤为重要。

本文将就水利隧洞开挖断面测量的内容和方法进行详细的叙述，以期能对相关工程技术人员提供一定的参考和借鉴。

一、测量内容1. 隧洞断面形状和尺寸的测量隧洞断面形状和尺寸的测量是指对隧洞断面的几何形状和大小进行精确的测量。

这项工作的重要性在于确保隧洞的结构安全和设计要求的精准执行。

其具体测量内容包括：隧洞断面的水平、垂直尺寸，隧洞内部构造物的位置和间距等。

2. 隧洞断面地质构造的测量隧洞断面地质构造的测量是指对隧洞断面的地质情况进行详细的记录和测量。

通过该项工作，可以全面了解隧洞断面的地质构造，有助于隧洞的进一步设计和施工。

二、测量方法1. 传统测量方法传统测量方法主要包括经纬仪法、光学测量法和尺测法等。

这些方法需要测量人员具备一定的专业技能和经验，能够准确地使用测量仪器进行隧洞断面的测量工作。

虽然传统测量方法在一定程度上能够满足测量要求，但其存在测量精度不高、工作效率低和易受外界环境影响等缺点。

2. 现代测量方法随着科技的不断进步，现代测量方法得到了广泛的应用。

其中，利用全站仪和激光测距仪进行隧洞断面测量是一种较为先进和高效的方法。

全站仪通过测量角度和距离等数据，能够实现对隧洞断面的快速测量和精确记录。

激光测距仪则能够借助激光技术实现对隧洞断面地质构造的高精度测量。

三、测量注意事项1. 测量前需进行详细的准备工作，包括确定测量范围、清理测量点位置等。

2. 在测量过程中，应注意保持测量仪器的稳定，避免震动和干扰。

3. 针对不同的隧洞断面情况，选择合适的测量方法和仪器，确保测量的准确性和可靠性。

4. 对于隧洞断面地质构造的测量，应及时记录和整理测量数据，以便后续的设计和施工工作。

水利隧洞开挖断面测量是与水利工程建设密切相关的一项重要工作。

通过对测量内容和方法的详细叙述，相信能为相关从业人员提供一定的指导和帮助，促进水利隧洞工程建设的顺利进行。

隧洞专项施工方案一、工程概况本标段隧洞主要为输水隧道，引水隧道，泄水隧洞，三座隧洞均从输水塔底引出。

输水隧洞进口底高程1831.50m，出口底高程1831.10m，总长1209m，设计比降1/3000。

隧洞沿线在自然地表以下2～45m间为黄土，黄土下为砂质泥岩，隧洞顶部在岩体内的埋深为1.5～45m。

泄水隧洞进口底高程1831.50m，出口底高程1829.10m，总长240m，设计比降1/100。

自然地表以下3～17m间为黄土，黄土下为砂质泥岩，洞顶在岩体埋深4～14m。

引水隧洞进口底高程1836.00m，出口底高程1831.50m，总长57m，设计比降8/100。

输泄水隧洞均采用有压设计，最大内水压力43m。

隧洞采用圆形断面，设计衬砌后断面直径为2.2m。

二、施工准备（一）人员准备为完成本工程施工任务，我项目经理部按领导层、管理层和作业层三层机构编制设置，分别负责本工程项目的组织指挥、现场管理和施工作业等工作。

项目经理部对各专业施工队实行一级管理，减少中间层次和环节，以提高工作效率、全面保证本工程的顺利完成。

现场组织机构框图见图2.1-1。

1、项目经理部全权代表公司履行合同的权利和义务，组织现场施工，对承包人法人负责，对监理负责，对建设单位负责。

负责工程施工的现场组织和全面管理。

承担工程实施、完成及缺陷修复等全部工作，直至工程按期交付。

项目管理层各部门职能见表4.3-1。

表2.1-2项目管理层各部门职能表2、各施工队施工任务划分根据本工程施工范围、工作内容和工程数量，项目经理部设置隧洞综合施工一队、隧洞综合施工二队、隧洞综合施工三队负责本标段隧洞工程施工任务。

为确保砼拌和质量，本标段砼采取集中搅拌供料，为此设立设砼拌和站一座，为本标段各洞口供应砼。

各专业施工队均归属项目经理部直接管理。

本工程项目经理部作业层各施工队伍任务划分见表2.1-3。

表2.1-3各施工队任务划分（二）技术准备上场以后，我项目部立即组织管理人员学习业主相关文件及规范、验标，并成立以项目经理为组长的施工调查小组对现场及周边环境、地质、建材市场、民俗民约等进行调查走访。

A、隧洞隧洞总长2165m（0+034.2～1+332.2，2+196.8～3+063.8），共两段。

隧洞围岩岩性均为白垩系泥岩，允许承载力1.0～1.5MPa，属五类围岩。

无压洞断面有城门洞型和马蹄形。

本隧洞基岩岩层产状近水平，有利于洞壁的稳定，但不利于洞顶的稳定，洞顶的稳定性较差。

粘土岩遇水易软化、膨胀，离水干缩，抗风化、抗冲刷能力差。

这些特性决定了隧洞顶、边墙和底板只能为弧形以策安全。

城门洞型施工简单，但结构受力条件不好；马蹄形施工复杂，但结构受力条件好。

故隧洞断面选用马蹄形。

隧洞分为1#、2#隧洞两段， 1#隧洞进口底板高程为1589.60m，洞宽8.70m，高10.85m，设计流量210m3/s。

纵坡1/2500，洞内水深8.70m，流速为3.12m2/s。

隧洞洞身围岩为Ⅴ类围岩，泥质结构，厚层块状构造，遇水易软化，抗风化、抗冲刷能力差。

岩性横向变化大。

根据岩石特点，开挖采用全断面光面弱爆破或人工撬挖。

必要时可采用超前锚固支护或管棚法通过。

采用组合衬砌，一次支护顶拱采用锚杆、挂网、分层喷砼，Ⅰ25钢拱架支承；边墙采用锚杆、挂网、喷砼，局部钢拱架或格栅拱架支承；底板采用系统锚杆。

二次支护为现浇钢筋砼。

洞顶120。

范围内回填灌浆。

B、明渠明渠段长866m（1+351～2+217）。

地表表层为砂壤土层，厚1.5～2m，其下为白垩系（N）红色泥岩。

根据渠道基础地形地质的不同条件，明渠分为两种：Ⅰ型明渠均为开挖明渠，设计纵坡为1/3000，弧底梯形断面，弧底半径2.8m，弧度为90°，边坡系数0.5，渠内水深为8.60m，渠深10m，渠边坡采用C15砼衬砌厚30cm，渠底采用C15砼衬砌厚30cm。

渠道平台左侧宽3.0m，右侧宽2m。

渠道全部为挖方时平台以上边坡为1：1.25，每8m留1.5m宽马道，渠道平台右侧修底宽0.6m的排水沟，以排除坡面雨水，左侧作为检修道路。

Ⅱ型明渠为半填半挖明渠，设计纵坡为1/3000，弧底梯形断面，弧底半径2.8m，弧度为90°，边坡系数0.5，渠内水深为8.60m，渠深10m，渠边坡采用C15砼衬砌厚0.30m，渠底采用C15砼衬砌厚30cm。

导流隧洞专项施工方案一、设计概况导流隧洞位于大坝左岸，洞身总长242m，其中从出口至进口段176m为直段，与后期放水洞兼顾并用即为放水洞中后段。

导流洞前段为圆弧段全长65m，其中25m需要衬砌，其余为后期封堵。

导流洞衬砌总长201米。

导流隧洞呈城门洞型，断面尺寸为2.5×3.75m（宽×高，净高1.25m），施工期导流流量14.70m3/S；导流隧洞进口底高程为1060.00m、出口底高程为1054.25m；进口衔接段长4m，安设钢闸门尺寸为2×2.5m（宽×高）；出口设消水池段2.5×10.52m（宽×长），i=1／200。

导流隧洞洞身衬砌为C25F100W8钢筋砼，断面厚40㎝，i=1／40，每10m为一衬砌段，设伸缩缝，缝宽2㎝，临水面下20㎝,用651型橡胶止水带止水，缝内夹聚乙烯闭孔泡沫板厚2㎝。

临水面下2㎝用聚硫密封胶封闭；衬砌段按10m分格约21段，其中直段为18段、圆弧段为3段。

衬砌时在顶拱1200范围内设三排¢60UPVC 回填灌浆管纵向排距2.5m。

顶拱600范围内设两排¢50排水孔，纵向排水孔孔距为2m，呈梅花型布置，入围岩2.0m。

断面钢筋采用Φ16、Φ12二级钢筋（HRB335），钢筋搭接采用焊接（单面焊不小于10d,双面焊不小于5d）；钢筋保护层厚度均为50㎜。

二、施工方案洞身衬砌在横断面上分三次成型，即先浇筑底板，再浇筑30㎝高矮边墙，然后利用台车模具及拼装组合模具浇筑拱顶及上部侧墙整体段。

导流洞直段176m采用加工定型台车模具，从出口段开始逐步浇筑完成。

台车长度按设计分块长度配套即台车长10m，用工字钢与钢模板焊接定型，然后利用铺设导轨逐段浇筑。

导流洞进口圆弧段25m（导0+000～导0+025）采用定型工字钢组合木模板逐段浇筑，工字钢主带、肋，间距70cm,用厚度4.0cm模板拼装。

两种隧洞开挖断面施工方案工期投资比较分析摘要：隧洞工程调整开挖断面形式，变更施工方案，会对工期和投资产生影响。

在工程实际中对比分析了圆形断面和圆拱斜墙型断面两种施工方案在工期和投资上的差异，作为决策者变更施工方案的决策依据。

关键词：隧洞施工方案工期投资一、工程概况某隧洞工程一标段主洞采用钻爆法施工，纵坡i=-0.30‰，设计断面型式为圆形，成洞洞径为7.2m。

该隧洞进口处于水库死水位以下，无法直接向下游施工，只能由1#支洞向上游施工。

1#支洞上游主洞长度为3129m，现已完成支洞施工，并完成主洞开挖612m。

业主认为当前的工程进度无法满足合同工期要求，拟要求施工单位调整施工方案以满足合同工期。

二、工期比较分析1.洞室开挖当前施工方案（以下简称原方案）为先预留圆形断面底部70cm 平台，上部断面采用一次爆破成型，待洞室贯通后进行二次爆破清底施工。

调整后的施工方案（以下简称新方案）为采用一次爆破形成圆拱斜墙型断面，后期衬砌回填混凝土形成圆形断面。

两种方案断面掏槽孔和辅助孔数量一致，周边孔按照50cm布置，原方案比新方案每个循环少5个周边孔。

单个孔成孔时间按照最大值10min 计算，2把手风钻同时施工，原方案比新方案每个循环钻孔时间少25min，其他工序时间大致相等。

1#支洞上游主洞目前未开挖长度为2517m，取每个循环进尺3m，共需要约840个循环。

可以推算出新方案比原方案在洞室开挖上多占用工期840×25÷60÷24≈15天。

2.二次清底原方案需要进行预留圆形断面底部70cm平台的二次清底，该工序进行时隧洞内交通中断，无法进行混凝土衬砌施工，即该工序会占用直线工期。

该工序的施工流程为：①测量放线→②钻孔作业→③装药爆破→④通风散烟→⑤出渣→⑥安全处理。

该工序开挖单个循环（3m）所需时间分析如下：①测量放线10min；②钻孔作业，爆破所需钻孔孔数n=12个，布置3台yt-28钻机，单个孔所需时间为20min，单个循环钻孔所需时间为12×20÷3=80min；③装药爆破20min；④通风散烟20min；⑤出渣30min；⑥安全处理与出渣可平行作业，不占工序时间。

设计引用流量Q 6.2设计水头252洞身纵坡i 0.000769231断面型式城门洞型设计糙率n 0.014洞口内设计水深h 1.61、查表法计算断面尺寸特征流量K 223.5441791h(2.67)/nK 1.120750529查表h/B 0.76计算洞宽B 2.1052631582、公式法计算断面尺寸糙率n 0.014底宽B 2.309043138圆形洞径D 2.459319187计算宽度B高度H1园拱中心角计算半拱半径实取r 2.41.6180 1.21.2洞身过水断面面积湿周X水力半径R C计算过流量Q 3.7445.520.6782608766.953213255.725770937上游渠道断面w 2侧收缩系数e 0.95流速系数f 0.95进水渠流速V0 3.1重力加速度g 9.81Z00.171392462Z1-0.318413859水损失系数0.2进口断面结构设计底宽B0水深H0边坡系数渠道流速v2211.5 1.771428571Z1-0.420044074实际降落高度取值Z10.04拦污栅宽高拦污栅无支墩51.6无压输水隧洞水力计算一、断面尺寸计算（确定隧洞断面尺寸）（矩形断面经济宽度）（二）、进口水力计算（确定进口水头损失）圆拱直墙（矩形）断面水力特征计算3、进水口水力计算1、按淹没式宽顶堰流量公式计算2、按能量方程式计算（采用矩形断面结构型式）（1）、拦污栅水头损失βs1b1аξ12.4220500900.033105134ξ2最小断面宽最小断面高流速水损失0.12.4 1.6 1.6145833330.013034397ξ3断面宽断面宽高流速水损失0.12.41.6 1.6145833330.013034397ξ4直径流速水损失0.051.82.4364460420.014840673总水头损失0.027062982设计水头损失取值0.04Z2-0.106137953水损失系数0.5出口断面结构设计底宽B0水深H0边坡系数渠道流速v22 1.50 2.066666667计算回升高度Z2-0.038961053实际回升高度取值Z20.01隧洞总长1300总水头损失Z 总1.03六合正常设计水位1283计算底板高程1281.4实取计算底板高程1281出口底板高程1280实取出口底板高程1276.5引用流量5.802经济直径 1.255525131实取直径 1.8流速V2.436446042（2）、喇叭段水头损失（3）、闸门槽水头损失1、按与进水口水头损失关系计算2、按能量方程式计算（采用梯形断面结构型式）（四）、总水头损失（二）、出口水力计算（确定出口水头回升（恢复落差计算））（4）、压力管道渐变段水头损失城口电站进口底板高程确定压力钢管的计算1.148拦污栅宽高拦污栅无支墩 1.82βs1b1аξ12.4220180900.129268295ξ2最小断面宽最小断面高流速水损失0.1 1.82 1.6116666670.012987347ξ3断面宽断面宽高流速水损失0.15 1.82 1.6116666670.019481021ξ4直径流速水损失0.05 1.82.2800419250.012996478洞径D 断面积A湿周x水力半径R 糙率n1.82.5446900495.65470.4500132720.012h v50.259929559四、最小淹没深度水头损失 1.407569386安全系数 1.5淹没深度2.111354079实取最小淹没深度5（4）、压力管道渐变段水头损失（5）、沿程水头损失三、水头损失（1）、拦污栅水头损失（2）、喇叭段水头损失（3）、闸门槽水头损失总高度H洞内水深h2.8 1.56洞内流速V 进口流速v11.655982910.922619流速0.775水损失0.00099419流速1.61166667水损失0.01678852谢才系数C洞长l1流速v5水损失72.94961500 2.280042 1.085386。