最新隧洞设计实例讲课教案备课讲稿.doc

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1、隧洞设计实例一、隧洞的基本任务和基本数据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=0.014~0.017，考虑到本隧洞施工质量较好，故取较小值n=0.014。(2)水利计算成果见表1。表1水位(m)泄量(m3/s)死水位348正常水位360.52设计洪水位363.6290校核洪水位364.81110淤沙高程二、

2、隧洞的工程布置1、洞型选择由于段村坝址为石英砂岩，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。(1)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

3、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1。表1x(m)01.01.52.02.53.03.5y(m)1.051.010.950.860.730.540侧面曲

4、线方程为：，用下列坐标绘制侧面曲线，见表2。表2x(m)01.01.52.02.53.03.5y(m)0.700.670.630.570.490.3602)进口闸室段闸孔尺寸为3.5×3.5m，闸室段长度参照工程经验取6.0m，在闸门上端设置操作室，后设工作桥与坝面相连，桥面高程为365.81m，与坝顶路面高程一致，在操作室与闸室之间设置检修平台，平台高程在正常高水位360.52m以上，取361.50m。闸门用5.0×4.0m的平面钢闸门，闸门槽宽度为1.0m，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

5、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。通气孔的断面积一般取泄水孔断面积的0.5%~1%，此泄水孔的断面积为9.62m2，所以通气孔取0.25×0.25m，通气孔的进口必须与闸门启闭机室相分离，以免在充、排气时影响工作人员的安全。4)渐变段为使水流平顺过渡

6、，防止产生负压和空蚀，设置渐变段，由于渐变段施工复杂，故不宜太长，但是为使水流过渡平顺，又不能太短，一般用洞身直径的2~3倍，取渐变段长度为8.0m。根据本隧洞的任务，其进口高程应设置得低一些，河床的平均高程为340m，这样既便于施工期导流，降低围墙高程，又可在运用期泄水，力争一洞多用，以求隧洞施工方便，运用安全，造价低廉。(3)洞身段考虑到所选洞线的地形、地质情况，并运用情况，洞线长为230m，洞身段长198.5m，为了便于施工时出碴和检修时排除积水，坡降i=1/500，顺坡。初拟洞径：按管流公式计算，公式为；式中μ—流量系数，μ=0.7

7、4~0.77，这里取0.74；w—出口断面面积(m2)；H0—作用于隧洞的有效水头；H0=库水位一出口顶部高程。分别列表(3)计算设计及校核洪水位时所需的洞径：表3H0(m)μw(m2)Q(m3/s)D(m)设计洪水19.10.746.15902.8校核洪水20.270.747.681103.1比较以上数据，考虑一定的安全储备，洞径选3.5m。(4)出口段包括出口渐变段、闸室段。1)出口渐变段有压隧洞的出口都布置有工作闸门，故出口断面也要做成矩形。因此在出口段也须做一渐变段。出口断面积根据工程经验一般为洞身面积的70%~85%，由于在出口水

8、流由压力流突然变为无压流，引起出口附近压力降低，容易在洞顶产生负压，所以出口末端洞顶应设置压坡段，出口断面取为3×2.5m，渐变段长度根据工程经验定为8.0m。2)出口闸室段在出