文档介绍：结合案例对隧洞设计的一些探讨
结合案例对隧洞设计的一些探讨
摘要:本文结合某隧洞工程设计案例对隧洞设计进行了详细和介绍,并重点阐述了有关隧洞的计算和隧洞衬砌的选型原则,希望能够为类似工程提供一些参考。
关键词:水工设计;隧洞设计;水压力计算;隧洞衬砌的选择
中图分类号:S611 文献标识码:A 文章编号:
一、隧洞设计概述
1、隧洞的基本任务
泄水隧洞的进口全部淹没在水下,进口高程接近河床高程,其担负的任务如下:
(1) 预泄库水,增大水库的调蓄能力。
(2) 放空水库以便检修。
(3)排放泥沙,减小水库淤积。
(4) 施工导流。
(5) 配合溢洪道渲泄洪水。
2、设计基本数据
(1) 洞壁糙率:泄洪洞采用钢筋砼衬砌,n=~,考虑到本隧洞施工质量较好,故取较小值n=。
(2) 水利计算成果见表1。
表1
二、隧洞的工程布置
1、洞型选择
由于本隧洞地址为石英砂岩,地质条件较好,所以采用圆形有压隧洞,圆形断面的水流条件和受力条件比较好,并且可以充分利用围岩的弹性抗力,从而减小衬砌的工程量,降低施工的难度和造价。同时有压隧洞水流较平顺、稳定,不易产生不利流态。
2、洞线位置
洞轴线布置在右岸,这样出口水流对段村无影响,进口山势较陡,进流条件好,洞线为直线,较短,工程量小又利于泄洪。
3、工程布置
泄洪隧洞由进口段、洞身段、出口段三部分组成。
进口型式
由于进口部位山体岩石条件较好,故采用竖井式进口,在岩体中开挖竖井,将闸门放在竖井底部,在井的顶部布置启闭机及操作室、检修平台,竖井式进口结构简单,不受风浪影响,地震影响也较小,比较安全。
(2) 进口段包括进口喇叭口段、闸室段、通气孔、渐变段等。
1) 进口喇叭口段:为了与孔口的水流型态相适应,使水流平顺,避免产生不利的负压和空蚀破坏,同时尽量减少局部水头损失,提高泄流能力,在隧洞进口首部,其形状应与孔口锐缘出流流线相吻合,一般顺水流方向做成三向收缩的矩形断面喇叭口形,其收缩曲线为1/4椭图曲线,顶面椭圆方程为:
,用下列坐标绘制顶面曲线,见表2。
表2椭圆坐标
侧面曲线方程为:,用下列坐标绘制侧面曲线,见表3。
表3侧面曲线坐标
2) 进口闸室段:×,,在闸门上端设置操作室,后设工作桥与坝面相连,,与坝顶路面高程一致,在操作室与闸室之间设置检修平台,,。
×,,深度为75cm,由于高速水流通过平面闸门闸孔时,水流在门槽边界突变,容易发生空化水流,致使门槽及附近的边墙或底板发生空蚀。为此,将门槽的下游壁削去尖角,用半径为R=10cm的圆弧代替,并做成1:12的斜坡,错距采用8cm。
3) 通气孔:在闸室右部设置通气孔,其作用是在关闭检修门,打开工作门放水时,向孔中充气,使洞中水流顺利排出;检修完毕后,关闭工作门,向检修闸门和工作闸门之间充水时,排出洞中空气,使洞中充满水。%~