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SL279-2016水工隧洞设计规范

8.0.2不良地质洞段支护设计的原则是基于新奥法施工原理， 现借鉴儿个工程对不良地质洞段的成功处理经验提出下列 意见。

8.0.2不良地质洞段支护设计的原则是基于新奥法施工原理

1地质预测（预报）是处理不食地质洞段所必须的手段 拖是选择施工方法、处理措施的前提，根据预测（预报）做好预 备方案设计GB／T 17748-2016 建筑幕墙用铝塑复合板，并要考虑意外情况的发生，有备前无惠。需要支护 处理的不良地质洞段，需通过工程类比和必要的计算分析选择可 行的支护方案，计算分析中要留有安全裕度。 对预测（预报）可能出现期塌失稳的不良洞段，除进行上述 各项工作外，采用围岩加固措施也是工程中防止期塌的成功经 验。开挖前的围岩加固措施，如超前固结灌浆、超前锚杆、超前 导管、长管棚、地面砂浆销杆籽、地面注浆等，对不同类独的围岩 稳都有较好的作用

提前和尽早发现不良地质情况是不良地质洞段设计、施工的 重要一环，超前期探是行之有效的手段。超前勘操手段较多，目 前国内常用的有地质雷达、电磁波、超前钻孔、导洞超前等方 法。超前期探做法基本有两种：①根据初步设计阶段的地助成 果，有针对性地进行施工前的补充探：②根据施工中临近段 围岩出现的地质现象，利用导洞、专门探洞（井）、分段分步开 挖、水平钻探等手段，在全断面开挖前进行期探。为了较好地掌 据地质情况，超前勘探中需进行必要的物理力学测验和现场监 测，以便为地质评价和预测（预报）提供原始资料。 实践证明，认真执行新奥法施工的各项原则，大多数情况都 可处理不良地质条件引起的班场间随 涤人 津工程处理宽达三 十儿米的水断层破带即是成功案例 工 程中，按新奥法原 则采用在掌子面上喷射混诞上、超前裂缝式铺杆、分断面控制爆 破、引排水、金程 变形监测、错喷支护 变形趋于稳定时的 钢筋混凝土衬面等一套施工艺成功地解 破辞带和断层造 成的围岩失稳问题，没出现较大期塌，保证了工程进度， 2施工期安全监测要根据不良地质洞度的具体情况采用不 同的方法和不同的内容 如人工邀视进行收敏、沉降、围岩中 的位移、裂缝宽度 波等测验， 测墙杆拉应力、支护应力应 变，对渗水量、渗水压力、地温、有害气体的测验，对膨胀岩的 膨胀率、软岩的应力检测或试验对围者的 物理力学指标测验或 试验等。根据施工期安全监测成果及时辆认 调整、修改支护梦 数或方案，开挖过程中，除按设计要求进行系统支护外，还要根 据围岩特性对局部不稳定块体和部位加强随机支护。在松敢、软 购被碎的看体中开挖洞室，可以采用先护后挖或边挖边护：先护 后挖即先对岩体进行预加固后再开挖的方法。边挖边护可以开挖 一循环后按错喷支护参数施工，也可以开挖一循环先喷混凝土， 然后打错杆、挂网、再喷混土至设计厚度，如此循环拥进。围 岩稳定特别差时，爆破后立即喷混土封闭岩面，随即安设钢构 架（格栅支架），再打错杆、挂网、喷混凝土、增加支护能力。

3支护型式和支护时间的选择对处理不良地质润段非常重 要。采用新奥法施工时对软岩、松散岩、破碎带、膨胀岩、易泥 化看等，要求开挖后即时紧跟掌子面喷射混凝士进行初期支护， 即清室开挖后立即施作的支护：随后根据变形（位移）速率进行 二次支护，即根据围岩稳定情况，或初期支护后由监测结果决定 的再次支护。两次支护都参予岩的应力调整，要求初期、二次 支护既能降低围岩的变形速率，文使围岩逐渐形成承裁携，以充 分发挥围岩的自承能力选择二次支护的刚度和时闻间，需根据围 岩的岩性和观测数据确定，刚度过大则支护过多地限制了围岩变 形，不利手围岩发挥百承能力刷度过小卿空制不在围着的变形 速率，易导致围岩 同样， 次支护过早则二次支护将承受 较大的岩变形 压力 甚至使二次支护本身遭到破坏，面二次支 护过晚，即在围岩变形曲绒的反弯点以后支护 · 则围岩已经出现 松散破坏，二次支护失去了意义。总之 护型式和支护时间的 选择需根据不畏地质润段的类型，地质预测 预报）、施工期安 全监测成果、前次支护的效果随时进行分析 调整，才能防止 围岩失稳的发生和扩大 根据不良地质洞段初期文护的监测成果 调整衬砌型式或采 取其他工程措施， 选择衬砌时间对码时间即要求适时衬砌，适 时是指在变形（位）速率趋于平级时进行时砌，此时固岩具备 了一定自承能力，衬砌结构承受较低的变形压力：是最合适的衬 砌时机。适时衬砌既可使衬砌结构承受较小外荷载，又能充分发 挥围岩的自承作用，在内水压力作用下围岩可承受较多内荷载： 如果各期支护仍不能控制变形（位移）速率，此时围岩还不具备 自承能力，需要由衬翻结构承受围岩的主动压力，以保证围岩 稳定： 4不良地质洞段支护型式的结构计算，采用铺喷结构时可 接SL377的规定进行，对其他支护型式的结构计算，由于受力 条件比较清楚，推荐采用结构力学方法。

护处理后承担内水压力的能力。经过支扩后围岩稳或基本稳定 时，围岩的变形压力可不计或少诈；而当衬砌结构参与围岩变形 应力调整时，衬砌结构就承受较大的变形压力；若围岩始终形成 不了承载拱，则衬彻缩构将承受全部塌落体重力。故衬砌绪构设 计时的外荷载取除内水压外，需根据变形（检移）蓝测戚渠 通过必要的计算分析和工程类比确定，防止出现荷载取值小，给 工程安全造成隐患，或者荷载取值大，造投资浪贺。 不良地质洞段经过支护以府即使达到稳定，柜不意咪周 定具有承担内水压力能力。但通过超前固结灌浆、超前锚杆、地 面注浆、地面砂浆镭杆、化学灌浆等开挖前的加固处理或者衬砌 后逊行固结灌浆的不良地质洞段，经过以上工程处理启提高了围 岩的完整性，使围者的变形模量有较天提满，可以考虑围容有一 定的承担内水压力能力，到底具有多大能力，要绪具体！程分 析研究确定。需要指出的是，不建议过高估计不良地质洞段围岩 承担内水力的能方，以免为工程运行留有安全隐感。 8.0，4对预测（预报）可能出现册塌失稳的不良地质洞段，在 开挖前一般进行专门的施工组织设计，包括是否需要鼠岩加固、 支护方案、施工程序和方法（如控制爆破的方式利参数、控制进 尺、导洞先行、分层分步开挖、初期或二次支护的型式和时问 等），意外情况的预活、超前勘探、施工期安全蓝测以及工期和 预算。

8.0.4对预测（预报）可能出现塌失稳的不良地质洞段，在 开挖前一般进行专门的施工组织设计，包括是否器要围岩加固， 支护方案、施工程序和方法（如控制爆破的方式和参数、控制进 尺、导洞先行、分层分步开挖、初期或二次支护的型式和时问 等），意外情况的预估、超前勘探、施工期安全监测以及工期和 预算。

8.0.5有较大涌水的不良地质洞段处理措施设计，需要包括防

8.0.5有较大水的不良地质洞段处理措施设计，需要包括防 正涌水或引排水措施、支护措施、衬结构、灌浆和安全监测等 内容

伴有地下水活动的不良地质洞段，工程处理上难度更大。地 下水活动较严重地段，可以采用堵、排、截、期等综合治理措 施，主要方法有：来用超前孔探明地下水活动规律，测定外水压 力，预计涌水量，防止突然涌水；截断补水源，降低地下水位； 对围岩进行灌浆，降低其渗透性或形成惟幕阻水；利用侧导洞 集水升、排水孔及平行支澜进行截水或排除地下水。

地下水特别是高压水应该以引排为主，号滦人津工程来用的 种由铁板卷成的自胀式开口锚杆是比较成功的排例证，该种 锚杆打人围岩后既前以通过缝隙和中空排水，文可以利用自眼性 与团岩贴合，起到扇部加固作用。 对水源明确、水不天的涌水，采取截断水源的方法也是有 效措施。同样，在围君有定厚度时，通过灌浆来封闭水通 道，提高围岩的抗渗性也是工程中常用的有效方法。灌浆法堵 水，只能用在流速缓慢地段，且需在地下水末揭露前完成，否则 只能采取以排为主的办法。如马江上的紫风营站、构皮滩水电 站米用堵，引排播施十分成功。锦屏二级辅助洞、水洞出于地 下水流量大，一年后稳定量仍达2m"/s，在地下水揭露后再使用 多种手段、多种材料逛行灌浆都没有成功，最后仍改为以排 为。 总之，先治水是处理不良地质洞段可能出现塌的第一环 节，是为后序播施的实施创造条件

8.0.6在高地应力地区开挖洞室，可

（1）圆孤形断面开挖。 （2）控制爆破，确保开挖成型。 （3）导洞超前，以利应力提前释放。 （4）超前钻孔，分部开挖，逐步卸荷。 （5）开挖面酒水。 （6）及卓进行喷铺挂网支护等。 根据以往的经验，导洞超前使应力提前释放，是解决高地应 力问题行之有效的方法。对高地应力致使围岩变形不收敛的情 况，一般采取加密深层铺杆、适当加密浅层销杆等措施。 在广蓄、二滩电站中都出现两组张扭性断层之间的岩爆现 象，即局部洞段的高地应力问题。岩爆易造成人、设备事故， 这种集中释放的变形力，刚性结构往往不易承担。为防止围岩破 坏向深度和广度发展，要在了解和基本掌握智爆（或挤出性变 形）强度、频度、范围的基础上，通过必要的现场测试及计算分

展，采用改变润段走向、选择适宜的断面型式，安排合理的开挖 程序，施设应力释放洞，喷铺支护，采用喷水、灌水、浸泡等挡 施，达到控制岩爆的自的，以保证施工安全，衬砌结构特别是刚 性衬砌结构很难承受岩爆或挤出变形的变形压力，故应在围岩基 本稳定后再进行衬础结构的施工， 8.0，7通过有害气体赋存区的洞段，首先要通过必要的期测手 段查明气体来源，与水工隧润的连通情况 有害气体的分类诊 漏（涌出）、浓度、赋存区的分布，预测 对施工期和运行期人员 的危售。要视实际情况保最随离，时闭、 引等措施，保证施工 人员的安全。当工作面瓦斯浓度超过0 或二氧化碳浓度超 过15%时，需体止作业，撤出工作 装 取指施进行处理 当工作面瓦斯浓度超过王5%时，需停 有害气体超标 （浓度、含量）洞段或经工程处理后仍可能影 响运行安全的洞段，在设计中一般考惠水久运有间题，特别是检 修期的安全，业要时进行专门设计。考感到铝喷结构很难起到封 闭或隔离有害气体的作用，故条文规定 有 售气体赋存区不宜用铺 喷结构做永久衬码 8.0.8岩溶地区的水工隧洞所遇到的向贴很夏杂，较大溶洞可 能在初设阶段通过地期有所掌耀，恒中小型落洞大多是施工中不 斯揭露出来的，溶润处理方法很多，根据已有工程较成功的处理 经验，将处理原则总结归纳，供设计人员。 1溶洞及充填物中的地下水，一般采取以排为主，截、塔、 防结合为辅的综合处理措施。许多工程实践说明，岩落地区的地 下水往往连通很广，很难查清，即使暂时堵效果明显，但往往 有新的出水点，易给工程留有隐惠，故需要视具体情况以排为 主，综合处理。 2从提高围岩整体性考，凡可以用回填方法处理的落润， 股采用回填（画填混凝土、回填灌浆、周结灌浆或其他回填方 式）的方法处理，这样可提高围岩的稳定性，支可避免内水外

渗或外水内渗造成新的透水通道，避免溶洞的扩大和失稳。 3大型溶润既有溶消本身的稳定问题，也有对水工隧润的 影响问题，既涉及施工期安全，也涉及运行期的安全，条文中列 举的几个主要处理措施都是有成功经验的：如某电站就成功采用 了跨越的方式：某电站也采用了诸如设专门基础、设隔离体和跨 越等多种方式：天生桥二级电站引水隧洞遇到溶洞多且规模大 曾采取加大衬厚度、高压固结浆、设拱桥、打桩基等多种指 施处理：构皮滩电站导流洞地下厂房系统所酒到的溶洞规模与数 最也是罕见的，同样采取混凝主换填、费桥、高压固结灌浆等措 施处理，总之，较大落洞处理上比较困难， 地下水、溶洞本身、 运行要求、施工方法等需要全面老虑，是个综合处理问题，需通 过技术经济比较确定 8.0.9较软岩和软岩变形时间长、变形速率大，往往运行期仍 有变形发生， 控制不好，围岩就会失秘。 处理软弱围岩关键 是查明此类围岩的时效性和变形过程中的应力应变关系，以便在 对砌结构设计时选择合适的衬砌结构以适宜的衬砌时间，不给 运行留有隐惠 膨胀岩大体可分为两类：①遇水胀在临空面上风化性 膨胀。不论娜种， 都需通过必要的物理力学试验，查清体的矿 物成份、膨胀原因、膨胀率膨胀压力等为预留膨胀量和选择 衬砌型式提供依据。 软弱围岩和影胀性围岩需根据具体工程特点选择合适的支护 和衬砌方式，并确定支护是否需要封闭断面（包括掌子面）以及 封闭的时闻间和方式，确定与之适应的衬砌型式（密考虑膨胀岩的 顶留变形量）及衬砌施工时间。如徐村导流泄洪洞隧道及坪铺 导流润因膨胀性前着变形量均超过200mm，后通过加密加长错 杆结合钢拱架喷混凝主联合支护，抑制了围岩变形。项山隧道部 分洞段的膨胀性泥滤岩，虽然进行了初期支护仍发生近300mm的 膨胀变形，在实施次支护后保证了围岩的稳定。

殊地质洞段，考虑到地质参数不易准确确定，·自出现事敢可能 造成难以处理的后果，从安金角度考愿，成加强衬确的防渗、止 水撒施，必要时进行专门设计。雄蒲石河水密能电站，引水隧 间下平段采用钢筋衬弼，有·条规模较大断层贯穿两洞，为了保 证渗流作用下两洞简君体的稳定，经多方案论证后采用局部钢衬 处理，效果良好。 .0.11条文中特别强调不良地质涧段的回填灌浆、固结灌浆 防水排水、止水设计以及施工期和运行期安全蓝测，需要引起设 计、施工、运行人员的董视。实践经验裴明正常洞段的设计、施 工只是精益求精的问题，而不良地质洞段处理好坏是水工隧洞能

防水排水、止水设计以及施工期和运行期安全监测，需要引起设 计、施工、运行人员的董视。实践经验裴明正常洞段的设计、施 工只是精益求精的问题，而不良地质洞段处理好坏是水工隧洞能 否顺利实施的关键。

岩稳定。如一些不良地质洞段，并挖后围君的变形速率大，出现 头稳倾向或已经发生局部失稳，支护措施要起到防止失稳扩大的 作用，保证后续工作有足够的施二工时间。 支护可作为衬砌的一部分或全部，因此，支护和衬研两者既 有区别文不能完全分开。 9.1.2衬硼的自的保证隧洞围岩稳定及或洞内具有良好水流条 件。衬砌结构满足水力学要求不单是减少糙率降低水头损失，还 包括满是流态和压力等方面的要求，如不同断面型式的过渡要 求，无压洞竖曲线的流态衔接要求，岔洞的分流、压力、水损要 求，过水边壁的空蚀要求，泄水隧洞的负压要求等。 衬砌有不承载和承载两种，不承载衬砌主要是为了保护围岩 表面和减少水头损失，承载衬砌是为了加固围岩，单独、或与围 猎、或与支护共同承担荷载。另外，衬还有提高围岩防渗能力 以及为围君灌浆提供载体的作用。 9.1.3理论和实践都证明稳定及基本稳定围岩具有自稳能力和 承载能力，自稳利承载能的大小联决于岩体结构和物理力学特 性、地质构造及其影响程度、地励力大小和分布、地下水分布及 连通情况等岩体本身的自然特性，以及施工方法、施工程序和对 围的加固措施、加固效果。 选择支护维构就要根据围者的稳定情况逛行，身稳性强的围 岩可不逃行支护，；较短时间可达到变形稳定的围岩一般做柔性支 护，使支护参等围岩应力调整；变形时效长的围岩要进行分期支 护，选择不同的支护刚度和时间，有利于围岩达到变形稳定，充 分发挥基自稳能力，防止失稳的发生和扩大，为后续施工创造

9.1.2衬砌的自的保证隧洞围岩稳定及或洞内具有良好水流会

条件。 雨岩具有自秘能力和承载能力已经是水工隧洞设计、施工、 运行人员的共识，将前署作为与衬砌结构联合工作的承载体，是 水工隧洞设计理论的进步，设计中要充分发挥这种能力，以节省 工程投资。 9.1.4支护的型式很多，由于工程地质、水文地质条件的差别， 施工方法和施工程序的不同，断面型式、尺寸的不同，可以采用 不同的支护手段和措施，即使同一工程在不同同段出现问题的处 理方式也不尽相同。因此，支护的型式需根据具体情况，在满足 施工期围岩稳定或给后续工作留有足够稳定时间的前提下，通过 方案比选确定，如果假将支护作衬硼，在支护方式选择时需要考 惠运行要求。 支护方案比进 有两种情况，①降洞开挖前根据掌握的地 质资料和预测，提出预备方案，隧洞开挖后根据实际情况实施或 修正：②隧洞开挖过程中或村刷没完成前发生国岩失稳，对失稳 围岩进行处理方案比选，前一种比选沙及到布置问题、施工方法 及施工程序选择、 破参数选择或试验、施广监测、支护型式和 时闻及后续衔接： 一种主要是防止失稳扩大和恢复正常施工， 自然也有与衬砌的关系 选择支护型式时，由于地质条件的干差方别，都需进行必要 的计算（或估算）、分析：以确定支护结构所承受的荷载，支护 可能达到的效果和安全程度。工程类比是选择支护型式的有效方 法，按照某些规范、设计手册、指南中的参数进行支护设计是一 种类比方法，参照类似工程的实例，结合本工程的实际情况进行 支护设计更是常用的类比方法。近年来，我国在隧洞施工中积累 了很多成功经验，包括不同的地质条件、断面型式、施工方法等 基本因素，也包括不同的失稳类型和规模，工程处理措施各有特 点，都是工程类比的很好例子。 支护型式包括锚喷、钢拱架、错杆、钢筋网喷混凝土支护、 钢筋混凝主支护等，V类围岩、断层带、断层影响带、卸荷带及

节理密集带，由手着体软竭破碎，再加上构造影响，开挖后变形 发展迅速，仅靠钢筋网、错杆及喷混凝土支护不足以抵抗围岩有 害变形的发展，需要采取刚性较大的综合性支护措施，才能抑制 有害变形的发展联合支护包括钢拱架、铺杆、钢筋网喷混漫土 支护等，这是目前我国在不良围岩开挖施工中常用的方法。 采用钢拱架、锚杆、钢筋网喷混凝土支护时，钢拱架间距不 建议过大，而且需与围岩紧密结合，其底脚需固定在岩体上，这 样可以使钢拱架迅速起到承载作用，有效的抑制变形的发展， 我国传统的施工方法认为：初期支护为施工安全支护，二次 支护为永久性支护，两者分工明确 互不干扰。根据新奥法的观 点，为了节约投资 加快施工进度 可考虑初期、二次支护相结 合，施工安全支护与永久支护联合工作， 支护与衬码要统一安排、考患其共同承担荷载。如根据监控 量测资料分析 支护能够满足围岩稳定要求 核可不计或少计 围岩的压力，村翻时间由施工进度控制，但当错喷类的柔性支护 不能使围岩趋于稳定时，精要适时地采用刚性支护承受变形荷 载，限制变形发展，防止围岩松做以至破环总之，何时进行刚 性支护，支护的刷度多大，都要通过变形监测，并根据监测结果 进行必要的分析计算再结合工程经验、 工程类比研究决定， 9.1.5、隧洞衬砌型式选择是一个综合分析比较过程，条文中给 出了选择隧洞衬研型式时需要考患的主要问，题。这些都是儿十年 来我国水工隧润设计经验的总结，包括了地质条件、施工条件、 运行要求、环境要求等方面的影响因素，其中地质条件包括覆盖 厚度、围岩分类、承载能力、地下水分布及连通情况、地质构造 及影响程度等。 衬可以采用单纯的一种型式，也可以是几种型式组合。组 合衬砌一般由内、外两层组成，外层推荐采用错喷、挂网、钢排 架等单一或组合形式，内层推存采用混凝土或钢筋混疑王衬砌 并均需适时施工：

划型式过不同剂设东件 故衬砌型式中不包括钢板衬砌。 9.1.7不发生渗透破坏是水工隧洞安全运行的要求之一，包 两个疗面的内容：①围岩不发生渗透失稳；②内水外渗后不给周 閣环境带来破坏。 圈岩的抗谬流破坏能力是个综合性概念，包括岩性、岩体结 构、地质构造、透水性、地下水的分布和连通情况、自然透水通 道的展布利内水外渗后透水通道的形成租发展，透水通道内充填 物性质及冲蚀破坏的可能性，以及在内水压作用下地下渗流场的 变化。如何判定围岩的抗渗流破坏能力，自前还没有统的标 准，已有的地质乎段也只具有…定的代表性。所以，工程.上多以 地质勘察成巢和地质专业的判定为基础，通过分析内水外渗所产 生的可能危害以及工程类比确定。 对有严格防渗要求或内水外渗会造成整体性失稳或环境破环 的水工隧洞，丁程处理费用很大或很难处理，常常需采用特殊衬 励结构防渗（如预应力混凝土或预应力钢筋混凝土或钢板衬护）： 般防渗要求的工隧洞，指内水外渗府仪会造成局部地段的失 稳和局部环境破坏，采用工程措施处理解决。 水工隧洞的防渗措施，需要视具体工程情况并通过技术经济 比较和工程类比确定。如山西方家引黄工程中对衬砌防渗问题 的设计原则就是根据不同设计条件提出的。引黄隧洞工程线路 长，地质条件复杂，总于8.8%的黄中藏段，为防止内水外 渗造成湿陷性破坏，对衬砌结构采用广严格的防渗措施，如混凝 土中掺5%TMS防水剂，在支护喷层内设HDPE土工膜，施工 缝和缩构缝设GB嵌缝止水。对一般V类、V类围岩无压洞，除 有特殊要求（如膨胀性围岩、遇水软化围岩、岩溶地区等）均采 用限裂设计。总干中巢些无压岩洞洞段，量然位事地下水水位以 上，但在考感到内水外渗可能恶化岩石条件和损失水量的尚题 其衬砌结构也采用了掺加TMS防水剂、纵环缝设双层内外止水 等严格防渗措施。总土的防渗处理说明，具体工程或向一工程的

不同洞段都有不同的要求和环境条件，提出哪种防渗要求需通过 分析论证，综合各种因素确定。 9.1.8水丁隧洞结构按SL191《水T混凝土结构设计规范》的

分析论证，综合各种因素确定。 9.1.8水工隧洞结构按SL191《水工混凝土结构设计规范》的 相关规定，采用在多系数分析基础上以安全系数表达的方进行 结构设计。

浆压力等荷载对衬砌结构的影响不容忽视且比较难以确定，若仅 通过改变结构尺寸消除不利影响，往往是不合理的。因此，对于 这类荷载一般不能只按计算结果决定衬砌尺寸，需通过采取合适 的施工措施和结构措施防止或减少其不利影响，设计时可以根据 需要做必要的计算或分析。 高地温地区的温度应力问题需进行专门的研究，一般包括施 工期、运行期和检修期不同的设计边界条件

3混凝土和钢筋润漏土衬础

9.3.1本条所提最小厚度是从施工要求出发，使施工质量得以 保证。原规范规定 单层钢筋混饿上村橱厚度不宜小于0.25m， 双层钢筋混凝土村砌厚度不宜少于030m 根据工程经验，该 厚度偏小，施主 难， 不能保证质量 因此 在本标准修订中， 将最小厚度调整为单层钢筋混凝土衬砌厚度不宜小于0.30m， 双层钢筋混土村码厚度不宜小于0.小0m 9.3.2水工隧洞是否进行限裂设计： 诺要根据其使用功能、有 无抗渗要求、耐久性要求以及围岩的抗渗能力来确定，如临时过 水的导流隧洞 可以不进行正常使用极限状态验算。因此，本标 准对于有防渗要求、围岩抗渗能为不是持别强的以及有耐久性要 求的水工隧洞：保留了限裂设计即正常使用极限状态设计。正 常使用极限状态设计时，最大裂缝宽度允许值，在SL191中对 于不同混土构件不同环境类别的裂维宽度限值做了明确规定， 本标准不再列出， 9.3.3隧消衬砌的结构计算，是确定衬砌断面尺寸的重要依据 之一。隧洞衬砌是位于岩体中的构筑物，在受力变形过程中与围 岩相互约束作用，使衬砌结构计算复杂化，即使通过计算分析， 也不一定能够得出完全切合实际的结果，衬砌的计算应与围岩类 别相适应，不同的类别，应当采用不同的计算理论。几十年来我 国建成了大量的混凝土、钢筋混凝土衬砌结构的水工隧洞，其村

之一。隧洞衬砌是位于岩体中的构筑物，在受力变形过程中与围 岩相互约束作用，使衬砌结构计算复杂化，即使通过计算分析， 也不一定能够得出完全切合实际的结果，衬翻的计算应与围岩类 别相适应，不同的类别，应当采用不同的计算理论。儿十年来我 国建成了大量的混凝土、钢筋混凝土衬砌结构的水工隧洞，其衬 砌结构的应力计算方法各有所不同，如结构力学方法、弹性力学

方法、边界元法、有限元法等。尽管方法各异，但这些隧洞绝大 多数运行正常。根据实践经验，总结如下衬彻结构计算方法供 参考。 1将衬砌与围岩作为整体，是研究围岩与衬砌结构联合作 用的方法。本标准中规定按具体情况运用有限光元方法逃行计算。 岩体千变万化十分复杂，加上断层、节理、层面等地质构造的存 在，使其更加复杂，而对这些构造面又需加以重视，有限元对这 些复杂情况基本上能模拟，可得出较为符合实际的分析结果，因 而成为水工隧洞应力分析的工具。因此本条规定的高压隧洞或重 要的水工隧洞，地质条件复杂时，可采用有限元法计算。 2对于围岩相对均质，且岩体覆盖厚度满足要求的有压圆 形隧洞，我国传统的计算方法是采用厚壁圆筒理论。厚壁圆简理 论可以考虑弹抗作用，力学观点明确，计算方法简单，计算成果 切合实际，在工程设计中得到广泛的应用。 3其他断面形式（有压、无压）的隧洞（如圆拱直墙形 马蹄形等）衬砌结构计算，几年来采用边值数值解法，得到广 大设计人员的认可，故本标准仍予以推荐使用。 4平行布置多条隧洞的结构设计，需考虑相邻隧洞开挖弓 起的岩体应力变化以及运行条件（如一洞有水邻洞无水）等因素 导致的各隧洞间相互影响，并满足渗透稳定。否则，需采取工程 措施，必要时，采用预应力混凝上衬砌或钢板衬砌。 5水荷载按其作用方式可按面力和体力理论考虑。水荷载 的面力设计理论假定内、外水压力作为一种边界力，作用在衬 的表面，衬砌与围岩在边界上保持位移连续条件。水荷载的体力 设计理论认为内、外水压力是一种体积力，作用在衬砌与围岩体 积范围内，衬砌为透水结构，可以通过衬砌的渗透特征反映衬研 混凝土对水荷载分布的影响。由于水压力作为体积力，其作用机 理和计算方法较为复杂，因此需进行专门论证。 隧洞断面尺寸较大以及内外水头较高时，经论证可按透水衬 砌进行计算。如广蓄二期工程高压隧洞，洞径 8. 0 ～8.5m，最

大内水压力725m水头，按透水衬砌理论设计，采用有限元法模 以衬砌与围岩的三维渗流场：工程1998年第一台机组发电至今， 隧洞运行良好；瀑布沟高压引水隧洞，洞径9.5m，最大内水压 力625m水头：采用透水衬砌理论设计，隧洞运行后满足设计要 求；福建周宁电站高压混凝土岔洞，洞径6.8m，最火内水压力 503m水头，按透水衬彻混凝土结构设计，采用维非线性弹塑 性有限元进行结构计算分析，2004年投人运行，2005年放空检 查，钢筋混凝土结构工作状态正常，至今运行良好。 9.3.4采用预制管片的装配式结构，營片之间的连接对整体稳 定性和承载能力起着非常重要的作用。因此，在设计时对拼装缝 的型式和连接方式需研究分析，既要便于施工，又要有可靠的 保证。 管片间无螺栓连接的装配式结构，整体上实际是种多绞拱结 构，在软弱、稳定性差的围岩中较难保证运行安全，因此，一般 情况下，管片采用重型装配式预制混凝土块，纵缝采用外侧限位 或镖栓连接，环缝连接采用连接销的型式。 9.3.5隧洞衬砌结构受明显不对称荷载时，其变形、应力比较 复杂，一般根据具体情况进行专门研究。如对圈君局部塌造成 的偏压，可以按松散体的重力确定荷载作用后进行分析计算；对 岩层结构造成的偏压可用有限元分析计算，计算一般考虑结构 面的物理特性；对无压洞可以参考TB10003《铁路隧道设计规 范》或ITJ026《公路隧道设计规范》进行分析迁算

大内水压力725m水头，按透水衬砌理论设计，采用有限元法模 以衬砌与围岩的三维渗流场：工程1998年第一台机组发电至今， 隧洞运行良好；瀑布沟高压引水隧洞，洞径9.5m，最大内水压 力625m水头：采用透水衬砌理论设计，隧洞运行后满足设计要 求；福建周宁电站高压混凝土岔洞，涧径6.8m，最火内水永压力 503m水头，按透水衬彻混凝土结构设计，采用三维非线性弹塑 性有限元进行结构计算分析，2004年投人运行，2005年放空检 查，钢筋混凝土结构工作状态正常，至今运行良好。

9.3.4采用预制管片的装配式结构，營片之间的连接对整体 定性和承载能力起着非常重要的作用。因此，在设计时对拼装 的型式和连接方式研究分析，既要便于施工，又要有可靠 保证。

管片间无螺栓连接的装配式结构，整体上实际是种多绞拱结 构，在软弱、稳定性差的围岩中较难保证运行安全，因此，一般 情况下，管片采用重型装配式预制混凝土块，纵缝采用外侧限位 或镖栓连接，环缝连接采用连接销的型式

复杂，一般根据具体情况进行专门研究。如对围君局部塌造成 的偏压，可以按松散体的重力确定荷载作用后进行分析计算；对 岩层结构造成的偏压可用有限元分析计算，计算中一般考虑结构 面的物理特性；对无压洞可以参考TB10003《铁路隧道设计规 范》或JTJ026《公路隧道设计规范》进行分析计算

9.4预应力混凝土衬砌

9.4.1有压隧洞衬砌的王要作用是承受内水压力和防止内水外 渗，对于防渗要求较高的隧洞以及上覆岩体不满足抗水力劈裂要 求时，钢筋混凝土衬砌难以满足要求。若来用预应力混凝土衬砌 可以充分利用围岩的承载能力和混凝土的抗压能力，故提出本条 规定。

应力的方法不同，可以分为两天类：①依靠围岩约束，用灌浆方 法来产生预应力的混凝土衬砌，如白山一期水电站工程：②配置 加载装置，用机械方法产生预应力，如小浪底水利枢纽工程和 河岩水电站工程。按加力方法，机械式又可以分为钢索式、钢箱 式、拉筋式、挤压式等多种；灌浆式可以分为内圈环形灌浆式， 环形管灌浆式、钻孔灌浆式等多种。我国采用的机械式预应力衬 砌主要是钢索式，属后张式预应力，灌浆式预应力衬多采用钻

9.4.5预应力混凝土衬砌，除要根据使用条件进行承载力计算 外，还需要进行抗裂及应力值等正常使用极限状态的验算。另 外，还要求根据具体情况对制作、运输及安装等施工阶段进行 验算。

应力分布的均匀程度、预应力的施加条件等）与衬砌圆环的断面 是否规则有直接关系，若衬翻圆环厚度不均勾，预应力分布则不 均勾。对灌浆式预应力结构而言，施加预应力时应使圆环与围岩 脱开，否则施加不了预压应力，对机械式预应力衬砌而言，不仅

为克服径向应力面降低预应力效果，并且将使外侧环向拉应力增 加，对结构不利。因此，条文规定预应力衬砌隧洞宜采用光面爆 破，当开挖断面有较大超挖时需要进行回填修复。 9.4.8后张预应力混土衬砌分有黏结预应力混凝土衬和无 黏结预应力混凝土衬砌两类。有黏结预应力混凝土衬设计中， 需要考虑由于摩擦引起的应力降低，早期的设计，国内外大都采 用了有黏结预应力混凝土衬砌，并相继投入运行。 根据我国工程实践经验，采用有黏结后张预应力技术，预埋 波纹管堵塞现象严重，张拉时断丝和滑丝时有发生，施工程序复 茶，结构应力不均匀，易引起混凝土裂缝， 无黏结预应力技术， 钢绞线分别放人充满油脂的PE套管内 并遂根均匀分布在隧洞 衬砌内。与有霜结预应力技术相比，不仅减少了张拉前穿绞线的 工序，而且可在混上衬砌内形成更加均匀的环向压应力场：由 于摩擦系数的减小，大大提高了预应力的效率， 且有效地减少了 锚具槽附近小弧处的应力集中和减少了工程量 就小浪底工程 实践面言：采用无黏结预应力系统较原有黏结预应力设计可节省 约50%的铺具和相应的工程量，在4320桌销束张拉中仅有3股 钢丝由于液压干斤顶中的工具铺爽片受力不均面断裂，断丝率极 小。总之，无黏结预应力混凝土村砌具有经济合理、可靠性高， 施工简便等特点，故提出本条规定。 9.4.9后张钢索式预应力衬砌中，钢紫位置对预应力的分布有 较大影响。在钢索内侧，衬翻上的径向预应力是压应力：在钢索 外侧，径向预应力为拉应力，钢索越靠近外侧布置，在衬砌上产 生的径向拉应力越小。故钢索不宜布暨在衬砌中心线以内， 钢索与孔道间的摩阻系数越大，预应力损失越多，减小摩阻 系数是提高预应力效果的有效措施。 9.4.10隔河岩水电站引水隧润采用有黏结后张法预应力衬砌结 构，为国内首创：小浪底工程采用无黏结后张法预应力新技术 两项工程都成功运行，为机械式后张法预应力衬翻积累了经验

9.5不衬砌与锚喷衬砌隧洞

9.5.1水工隧洞若进行不衬砌或采用铺喷衬砌主要悬利用围岩 的自稳能力、承载能力和抗渗能力，因此，水工隧洞若进行不衬 砌或采用锚喷衬砌，最基本的条件为围岩能够保持稳定，另外， 还应该保证围岩基本不透水，不发生内水外渗。即使发生少量渗 水也不会影响隧洞运行要求和使用功能，危及岩体和山坡稳定： 文坏境环

9.5.2洞内长期大面积淋水，不利于喷层与围岩紧密粗

以充分发挥喷混凝止的作用，基至给喷混凝带来不利影响。地 下水或洞内水体具有腐蚀性，易造成衬腐蚀，出于喷层厚度较 薄，受腐蚀的危害甚于混凝土衬砌。黏土质胶结的砂岩、粉砂 岩、泥质板岩、泥质及砂质泥岩等岩性较软的岩层，开挖后极易 风化潮解，亲水性很强，遇水泥化、软化、膨胀，围岩压力大 严重者发生淤泥状流消，稳定性极差，喷混凝衬砌难以阻正其 迅速的变形。喷混凝土抗冰胀性能较差，严寒和寒塞冷地区的受冻 洞段，一般采用喷混凝衬砌，至于其他特殊要求的隧洞是否采 用喷混凝衬，需根据真体情况确定

9.5.3前锚喷衬砌设计，主要有工程类比法、理论计算法和

监控量测法一种，其手工程类比法是根据国内外大量的工程实践 总结出来的，具有广泛的实用性，所以应用最普遍，在销喷支护 设计中占主导地位。监控量测法是近些年发展起来的一种较为科 学的设计方法。这种方法的核心是以综合反映各种地质因素和工 程因素的围署位移和位移速率作为围岩是否稳定的判据。该方法 简单易行，对恶劣地质条作的工程更是不可缺少的设计方法。 GB50086和SI.377中“锚喷支护类型和支护参数表”是按 不同地质条件、不同开挖跨度给出的永久性工程的、喷支护设 计参数。该表中规定的参数是通过上百个工程的实践资料统计分 析而获得的。根据可研、初设等前期设计阶段的设计深度要求， 可依此表选用支护类型和支护参数。对于地质条件较差的断层

X 地质条件复杂多变，人们对地质条件的认识需要逐步深化。 大跨度、长洞线的地下工程，在初设阶段很难查清所有的地质问 顾，在后续的阶段可能会遇到更多的地质问题，所以一般根据 GB50487水利水电工程地质勘察规范》和SL313水利水电 工程施工地质期察规程》对地质工作专门进行研究，根据出现的 新问题修正围岩分类、调整铺喷参数： 9.5.4由于岩体变化复杂，地质和岩体力学参数难以准确地确 定，因面计算通常只是工程设计的种辅助手段。但对于重要工 程或大直径（跨度）洞室，为确保施工和运行安全，还要通过理 论分析对围岩的稳定性进行验算。 有限元法引人岩石力学后在地下工程中得到广泛应用。有 限元法可以把隧洞加固措施与固岩看做成 个整体进行分析，扬 奔了许多传统的计算假设，开创了力学分析的新阶段这种方法 能够分析复杂的地质问题，其数学模型可以反映岩体的连续性 各向异性、非均质性和非线性等特征，根据儿何外形和力的作用 方式等条件，把岩体分成一些有限多 有限大的单元体，经过一 定处理程序，以线性代数方程组的形式 表达应力一应变一破环 一时间的内在联系，定量地评价醛洞周边应力集中和破坏现象的 规律。根据所计算岩体各点的应力状态与该点力学强度对比，就 可确定岩体破坏与否以及需要加固的部位和加固参数，计算结果 近似可靠。因此，推荐来用有限元法进行分析计算。但限于当前 岩石力学测试手段，岩体结构面参数的测定尚难完全反映真实情 况，有限元法的应用也还存在一定的局限性，故强调采用多种手 段综合分析。面 近些年来，一些工程设计中，采用极限平衡法，通过对结构 面的组合方式进行围者稳定分析，也取得了一定的效果，故建议 对于局部易于失稳的围岩宜采用极限平衡法对围岩进行分析，找 出不稳定块体：并据此拟定加固参数。

9.5.5隧洞的进出口部位靠近地表，一般都存在风化和卸荷， 间或有地表水、地下水的作用，该部位围岩完整性差，防渗性能 较低，故对进出口应采用加固措施（如钢筛混凝衬砌）。 9.5.6根据工程实践经验，不衬砌及错喷隧洞浇筑混王底板， 可减少糙率，并利于检修。国内有些锚喷或不衬砌隧洞底板采用 浮瓷混凝土找平。如太平湾、太平哨水电站以及松山引水工程的 引水洞的部分滑段，运行效果良好。该种方法的特点是开挖后不 清底板，在保证过水断面要求的前提下，直接在浮碴上筑100 一200mm厚混凝土找平层，设置锚筋（也有工程未设置）和排 水孔。其优点是免除了清理底板的工序，即节省了投资也加快了 施工进度。但对外水压力较高的洞需要采取工程措施，防止找 平层底板破坏。因此，各工程可以根据的实际情况对是否进行清 底、底板是香采用带植浇筑，研究分析后选用。 9.5.7水电站不衬砌隧洞，在长期的运行中 局部掉块，难以 避免，喷混漫主局部掉块是有可能的，为了使其不致进入水轮 机，保证水电站正常运行，临要设置集资坑集道坑布置时，为 了检修期交通的需要，需要考感设置检修通道 9.5.9有关允许流速同题主要是防空蚀破坏和冲刷破坏，近年 来施工机械、施工方法、建筑材料都有很大进步，使错喷衬翻隧 洞的起伏差、糙率、不平整度以及喷混能士层的黏结强度等都有 明显提高，为防空蚀破坏创造了条件，同样也提高了错喷衬隧 洞的抗冲能力。有关不冲流速的允许值按GB50086的规定 执行

9.5.10喷射混溉土与围岩的黏结强度，GB50086规定I

Ⅱ类围岩不宜低于0.8MPa，Ⅲ类围岩不宜低于0.5MPa，SL 377规定I类、Ⅱ类围岩不宜低手1.2MPa：Ⅲ类围岩不宜低于 0.8MPa。本标准参考DL/T5195规定，I类、Ⅱ类围岩不宜 低于1.0MPa：Ⅲ类围岩不宜低于0.8MPa。

9.5.11在流变特性和塑性变形较大的岩体中，为适应较大变

的需要，在喷混凝土中掺入3%～6%的钢纤维是有效的措

实测资料装明，在喷混凝土中掺入适量直径0.3～0.5mm，长度 20～25mm、强度不低于380MPa的钢纤维，喷混凝土的抗拉强 度可提高30%～60%，抗弯强度可提高30%90%。 钢纤维喷射混凝，在喷层中往往有部分垂直层面的钢纤维 露出层面，平行于层面的钢纤维也有部分附于喷层表面，为避免 锈蚀、脱落，因此需要在其喷层表面再喷射不少于30mm厚的 普混凝土或不少于10mm厚水泥砂浆加以保护

（1）当结构面和洞壁切线方向平行或交角较小时，沿这一纷 构面容易发生剪切破坏；对子层面水平的岩体，顶拱易于失稳， 边墙比较稳定；倾斜的岩层，层面与洞壁相贯的部位易于失稳 当夹角接近正交时，一般比较稳定 （2）洞室边墙与倾斜的结构面交，若倾斜角大于结构面的 摩擦角，结构面向洞室一侧倾斜的洞壁是很难自稳的，需要予以 加固；另一侧洞壁，虽然也可能产生剪切破坏，但塌的危险要 小些。对于拱座，结构面与拱座的斜切面平行的部位，剪切被坏 范围很大，工程中遇有这样情况，围君几乎都要失稳：结构面与 拱座斜切面基本正交的一侧，剪切破坏区很小，只要下部边墙没 有滑移破坏，则这·…部位的顶拱一般较易稳定。 （3）存在倾斜产状的节理体系时，浅埋洞室比中等理深洞室 的破坏范围要大。 （4）当结构面有许多组并直都是倾斜产状时，顶拱及边墙都 容易失稳破坏，顶拱易于塌落，两侧边墙易于滑移破坏。当两侧 边墙滑移后，将使顶拱落破环范围加。 分析上述情况，易于破坏的位置不，具镭杆对不稳定岩体 的抗力亦不同，故拱腰以上的镭杆及拱腰以下边墙上的错杆分别 进行计算，计算方法接SI.377规定执行。 锚杆的布置方向与岩层走向、结构面的组合情况密切相关 在设置锚杆时要注意受力特点，充分发挥其销固作用。 锚料（锚束）是防止岩块塌落、滑动等不稳定岩体的加固

施。在设计时需要根据结构面的位置、产状及其组合情况，确定 塌落体范围和滑动力人小，计算锚杆的数量和长度，计算方法见 SL37？。锚籽长度般不等长，但都要求神人到稳定的署层中， 锚杆在稳定岩层中的长度，要根据需要提供的阻滑为大小计算确 定。计算时需充分考虑结构面的产状、结构面的力学性质、锚杆 的受力特点，并充分考虑结构面的组合炎系和阻滑作用，经济合 理地确定其长度。锚杆的间距需要根据滑动范围和需要提供的总 锚固力大小确

9.5.14钢筋网与锚杆要求连接牢固。钢筋网如布置不当也会影 响喷混凝士质量，如钢筋网的直径过人，简距过小将影响喷混凝 土与围岩的结合，甚至发生喷混凝被钢筋网挡住、使喷层与岩 面脱离的现象。 为了保证钢筋网不锈蚀，钢筋网要有一定的保护层厚度，规 定不宦小于50mm。

9.6钢筋混凝士岔洞设计

9.6.1、9.6.2钢筋混凝士岔洞体型及受力条件均较复杂，月所 在的位置一般距钢管和厂房都较近，所以对围岩的要求较高。根

据工程实践，钢筋混土岔洞处的围岩条件需满足下列要求： （1）分岔洞岩质坚硬，为新鲜岩石，其变形模量大于或等于 衬混凝士的弹性模量，在内水压力作用下，围岩径向变位较 小，衬砌出现裂逢的宽度将受到岩的约束限制， （2）围岩透水性微弱。 （3）岔洞段范围内无断层或天裂隙穿过，者有断层，其规模 不大，且无夹泥充填。 （4）岔润段范围内无节理密集带裂院不发育 （5）具有足够的岩体覆盖厚度，围岩应具有一定的初始地应 力以抵抗水力劈裂 （6）围君裂欧 节理或岩脉中的充填物质能够保证渗透稳定 性，水力梯度小手充年值，在渗流水作用下不产生溶出性侵蚀。 综上所述，钢沥混凝工岔润及其前后定长度的洞段需要满 足岩体覆盖厚度要求、水力剪裂要求和渗透移定要求，为保证围 岩承受内水压力不因局部地质构造处理不当造成参透失稳，钢 筋混凝土岔洞 一般布置手工类、Ⅱ类围岩洞段，对川类围岩，需 通过论证且有可靠的工程指施才可采用，而IV类、V类围岩洞段 即使采用高代价的工程处理措施，也可能留有隐惠，故不得布置 钢筋混凝土岔润 对于高水头、大断面锅筋准土岔润，需要进行现场地应力 及围岩物理力学测验。 9.6.3钢筋混土岔洞的体型、分岔型式 分岔角度将直接影 响水力学条件、结构的应力分布（包括岔档处的应力集中）、施 工难度和质量的保证率，因此，需要通过综合分析确定。 岔洞体型布置时，一般采用变中心线高程，从而使主、支管 底部同一高程，保证在隧洞放空时，不必增设专门的排水结构， 也不满要抽水即可自流排水， 天荒坪、广蓄、宝泉、蒲石河等工程的计算分析及工程实践 表明，分岔角度一般为45～60”：过小的分岔角度，不仅使岔裆 部位开挖造成围难，容易引起局部围岩松动，基至失稳，而且易

引起应力集中；过天的分岔角度，对流态不利，也将造成开挖跨 度增大，对围岩稳定不利。 岔洞的衬砌厚度不宜过大，需要根据地质条件、内外水压 力、洞径及施工条件，经结构计算并结合工程类比确定，应力集 中区（岔档尖角和腰梁区）可采取修圆、修角、加强配筋、局部 加厚衬砌等措施。

9.6.4钢筋混凝土不是抗裂材料，实际上钢筋混凝土

种种原因都会出现裂缝，既使用预应力灌浆也很难达到要求（ 多电站实测资料表明，由于裂缝的存在 高 玉岔洞内外水压力 明显减少）。布置在I类Ⅱ类不透水或微透水围岩中岔洞的 筋混凝土衬础，其作用除减糙外，最主要的是传递荷载，承担 载不是依靠衬翻本身， 而是依靠丽岩

9.7.1变形缝一股设置在不同扇度、不同地质条件变化、变形 复杂（如洞室交叉）、约束条件变化较大等部位。因温度、混凝 王收缩、沉陷、外荷载及约束条件等的较大差异而引起上述部位 产生联结断面脱开、较大变形、应力集中等危害，影响隧润正常 运行。因此，需在上述部位设叠变形缝。

方和剪应力较小的部位设置纵向缝。纵向施工缝要根据地质条 件、防渗要求、内水压力、衬砌结构的防渗措施等具体情况，来 用凿毛，设止水结构等措施，防止内水外渗造成影响。 衬砌结构混凝土浇筑通常都是先浇底板、边墙，再浇顶拱 可避免出现施工造成的结构反缝。来用先项拱，后边墙、底拱的 烧筑程序时，由手混凝土收缩便反缝成为透水通道，该缝与环境 温度、水泥用量、龄期、施工方法等因素有关。由于结构反缝一

般处理都比较困摊，旦形成反缝，需要严格处理，如采用压浆 混凝土、微膨胀混凝土、局部灌浆、预留二期混凝土并灌浆等猬 施。即便如此，反缝面止水部位也极易形成振捣死角，甚至因空 气排不出而形成空穴、孔滴。因此，本条要“当先衬砌边、顶 拱时，对于拱座的反缝应进行妥善处理”，必要时进行专门设计。 9.7.5钢筋混凝土衬砌结构与钢板衬砌连接时，由于两种衬砌 结构的抗渗条件不同，承受外水压力能力不同，需要有一个过渡 段，即连接段，用以设置钢板衬砌前端的止、排水设施。连接段 长度取决于内水压力大小，以及运行期围岩的渗流场变化，按国 内已建工程经验，中低压洞一殿都大于1.0m，敌条文规定不小 于1.0m。

9.8.1根据我国几十年来的水电建设经验，大部分隧洞封堵体 是水工结构的组成部分，均设在地质条件较好的洞段，其标准按 永久建筑物设计。施工支洞的封堵体按箕功能设计，主要由运行 情况决定。输水发电洞和泄洪洞等永久建筑物的施工支洞封堵体 主要充当围岩作用，需要按永久建筑物设计。导流隧洞的施工支 洞封堵体主要起临时挡水作用，需要按临时建筑物设计。 9.8.2封堵体布置需注意地质条件、前期支护或衬砌、相邻建 筑物的布置及防渗要求。封堵前要对支护或衬砌进行认真的清 理、检查，以保证封堵的安全运行。 9.8.3封堵体的型式以圆柱形、楔形居多，但也有个别工程逆 工星托宝 工

情洗次定。谢尔及电调和池供桐等水大霆现物的施工支润到消体 主要充当围岩作用，需要按永久建筑物设计。导流隧洞的施工支 洞封堵体主要起临时挡水作用，需要按临时建筑物设计。 9.8.2封堵体布置需注意地质条件、前期支护或衬砌、相邻建 筑物的布置及防渗要求。封堵前要对支护或衬砌进行认真的清 理、检查，以保证封堵的安全运行。 9.8.3封堵体的型式以圆柱形、形居多，但有个别工程 用了工程量相对较小的板壳形封堵体。般来讲，对于设计水头 较高的工程，可选用受力条件较好的楔形体型。形封堵体超载 能力很强，龙苹峡和二滩工程导流洞封堵体的地质力学模型试验 表明，当水压达到6一7倍设计水头时，封堵体周近才出现塑性 破坏。

筑物的布置及防渗要求。封堵前要对支护或衬砌进行认真的 理、检查，以保证封堵的安全运行。

9.8.3封堵体的型式以圆柱形、楔形居多，但也有个别

用了工程量相对较小的板壳形封堵体。般来讲，对于设计水头 较高的工程，可选用受力条件较好的楔形体型。楔形封堵体超载 能力很强，龙革峡和二滩工程导流洞封堵体的地质力学模型试验 表明，当水压达到6～7倍设计水头时，封堵体周边才出现塑性 破坏。

9.8.9确定封堵段长度计算万法，除有限元法外一般有下列

（1）按封堵洞径的倍数（3倍以上）： （2）经验公式：L一（3~5）H/100确定长度。 （3）“圆柱面冲压剪切原则”，本标准2002版推荐的方法 即对封堵体底部及两侧进行抗冲切计算，安全条件是周界上的平 购剪应力小于混凝主与岩右间的容许剪应力。 （4）抗滑稳定理论，对封堵体基础面进行剪磨计算，计算时 计人基础面的摩擦力和除顶部以外的混凝王与围岩间的凝聚力。 前三种均为经验或平经验的方法，都存在一定的缺陷。前二

种，未考惠荷载、隧洞断面大小、形状等因素，第三种方法，根 据部分统计规律将混凝土与围岩的剪切应力取为0.20.3 MPa。第四种方法，概念清晰，受力明确，公式涵盖了荷载、断 面尺寸、形状以及围岩与封堵体间的凝聚力、摩擦系数等诸多因 素，为SL319一2005中坝基抗滑稳定推的计算方法。因面，在 实际设计工作中，多采用第四种计算方法，故本标准推荐该 方法 封堵体与围岩或混凝土的接触面包括预面、底面和侧面。即 使通过灌浆顶部接触面也不可避免地出现脱空或脱离，因此，封 堵体稳定计算中，不计顶拱照聚力，由于重力作用，封堵混凝土 底部接触面能够保证接触密实，故底面接触面有效面积系数入 取。 侧间接触面受混能生的断面形欢 洗筑质量、收缩性 能、接触面条件（如岩石开挖面、混凝土树耐的凿毛情况等）、 接触灌浆及按接缝灌浆质量等影响胶大：因此 倒向接触面有效面 积系数入要根据工程具体情况确定，不同工程的堵体稳定计算 时，侧向接触面有效面积菜数入取值也不尽相同，如隔河岩水电 站工程导流洞临时封堵体侧向接触面有效面权系数入取0.3，水 布水电站导流洞封增体侧向接触面有效面积系数入取0.8，芹 山水电站导流洞封堵体测向接触面有效面积系数入取0.8。 9.8.10设置灌浆廊道的封堵体，其前段实体封堵长度不足时， 可能导致实体封堵体沿灌浆廊道周边的抗冲勿安全强度不够，形 成潜在破环面，因此，需要进行复核计算。 9.8.11采用有限元法进行封堵体稳定计算，是将导流洞或施工 支洞、围岩及封堵体划分为著干实体网格后进行求解，其优点是 可以考惠封堵体与围岩的变形协调和应力分配，比较客观的反映 围署应力和渗透压力的影响。如紫坪铺水利枢纽的2号导流隧洞 横穿整个沙金项向斜，整个导流洞均在三登系须家河组的中细粒 砂岩粉砂岩和煤质页岩中，2号导流洞封堵体秘定采用有限元 进行计算，以导流洞封堵体及附近围岩为基本对象，建立三维有

就形成一种防渗面板，这对控制渗流有帮助。

10.1.1要求混凝土和钢筋混凝土衬砌结构的顶部需做好回填灌 浆的原因有下列几点： （1）衬砌结构顶部施工中都存在缝隙或空腔，是出两个原因 形成的：①混凝土浇筑和凝结过程中由于自重作用和收缩（或干 缩），使混凝土与围岩之间形成缝；②开挖岩面不平整以及局 部超挖，形成凸回不单的岩面，正常浇筑时，在衬结构的顶部 与岩面之间形成缝隙或空腔。 （2）考围者承受内水压力的衬彻结构，只有通过回填灌浆 充填顶部的缝隙或空腔，才能保证围岩能够承担内水压力，香则 将恶化衬砌结构的设计条件，对衬砌结构是危险的。 （3）洞顶变形空间在内外水的作用下（包括内水外渗），对 围岩稳定是不利的，甚至造成新的毋塌失稳，回填灌浆以后可消 除或减少这种隐惠。 未进行回填灌浆造成衬砌破坏的例子不乏报道，如某工程压 力钢管与下水平钢筋混凝土衬砌接头部位处于断层影响带后部， 由于没进行回填灌浆：运行中内水外渗恶化了断层影响带的稳定 条件，放空检查发现出现接头部位顶部衬砌破坏，混凝土已剥离 破碎，钢筋裸露。 总之，对于衬砌与围岩之间的缝隙，需进行回填灌浆，才能 发挥围岩的承载作用，改善衬砌的受力条件。 10.1.2回填灌浆范围般为顶拱90°～120°，孔距、排距3～ 6m，这是根据工程实践提出的，灌浆孔深人入围岩0.1m，这是为 了钻透衬，确保回填灌浆质量。 对于塌陷、溶洞、较大超挖等部位，为保证灌浆效巢，要求 预埋灌浆管和排气管，其预埋營的数量和位置要根据实际情况

娜定。 10.1.3土洞系指建造在黏土、软黏土、砂、流砂、砂砾等地层 中的隧滑，洞周土层的强度指标都小于软岩，基至为极软岩。因 此回填浆的压力不应过大，否则可能破坏洞周土层的原始状 态，宜采用低压浆，已建工程一般多小于0.2MPa。 柔性止水多设在湿陷性黄土漏段，其的目的是防止不均勾沉 陷时止水破坏，二一且止水破环将不易修复，故要求预留灌浆孔， 并在扫孔和灌浆时不得破环穿透柔性正水 10.1.4隧洞衬砌设计中，围岩提供的抗力 是由水泥结石来传 递的，如果水泥结石松软，就不能传递抗力 势将产生较大的变 形，使衬砌破坏，故水泥结石的弹性模量需保证水泥结石能够起 到传递抗力的作用 10.1.5根据已建成工程的经验，开非所有水工隧洞都要固结灌 浆，而且固结灌浆范围都有不同要求，有全断面固结，有部分顶 拱固结，有顶拱、边拱固结，还有不进行固结露婴根据具体工 程确定固结灌浆的必要性。固结灌浆是加固围岩、提高围岩承载 能力和减少渗漏的重要指施，特别是对固岩裂除较发育的洞段进 行固结灌浆，对于国岩稳定、保证隧洞安全运行、延长隧洞使用 年限有显著作用，故要根据具体工程的富要确定固结灌浆。 10.1.7封堵体属于大体积混凝士由于混诞土的干缩使其周界 同围岩（或原衬翻）之间存在缝隙，这皆缝家即是渗水通道：沿 围岩出现的绕渗，不仅增加渗漏量（过大时使堵头失效），而且 绕过堵头的渗流可能造成围岩软弱结构面或充填物的溶蚀，进面 导致围岩渗透破坏、封堵体承载力的下降，因此，沿顶部和周边 缝清水以及沿围岩绕渗是封堵体失败或失事的主要原因之一，因 此，封堵段固结灌浆、回填灌浆、接缝灌浆和接触灌浆是确保封 赌体安全运行的重要手段。 封堵段围岩的固结灌浆参数一股根据工程地质条件及运行条 件确定。其间排距一般为2~3m，深人围岩一般不小于3m，灌 浆压力可取与封堵体相连的主润润段相同。

封堵体顶部露回填浆。根据需要，必要时应根据环境温 度、施工工艺、封堵材料、封堵体的体积和体形等具体情况，进 行封堵体变形（收缩）稳定后的二次回填灌浆。在灌浆设计时宜 考惠二次灌浆问题，留好灌浆条件。封堵体的二次回填灌浆可以 与接缝灌浆及接触灌浆结合进行。 封堵体的接缝灌浆和接触灌浆应在混凝土达到稳定温度或裂 缝充分张开后进行。 10.1.8目前，广泛应用于灌浆工程的材料是普通硅酸盐水泥。 试验表明，矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥比普通硅酸盐 水泥抗侵蚀性更好，在环境水有侵蚀性的灌浆工程中可以使用， 但因其含有矿渣或火山庆，浆液过稀时易于离析，浆波液水灰比不 宜大于1。 随着化学灌浆的发展、聚氨酯类、环面树脂类、水玻璃类以 及丙烯酸盐类等化灌材料越来越多应用于水利工程中，主要用于 防渗、堵漏、缺陷处理、椎幕灌浆、固结澈浆等方面，并取得了 比较好效果。由于化灌材料单价相对较高有的工程不单纯采用 化学灌浆，而是采用与水泥灌浆相结合的复合灌浆，如惠州抽水 蓄能电站引水隧洞采用了复合滩浆，取得了不错的效果。 10.2防港和排水 10.2.1并非每条水工隧洞都有防渗和排水设计间题，需要根据 防渗、排水设计。如无防渗要求的水工隧润不用进行防渗设计， 有严格防渗要求的水工隧滑需进行专门的防渗设计：土润和不良 地质洞段都要进行防渗设计：外水压力较大并控制结构设计时霜 进行排水设计：内水外渗会恶化围岩条件时不仅需进行防渗设 计，也需进行排水设计。总之，需根据设计条件和要求确定合适 的防渗、排水设计。 10.2.2无严格防渗要求的无压洞，内水外渗虽然压力不高，长

10.2.2无严格防渗要求的无压洞，内水外渗量然压力不

孔位孔深参数一般根据实际条件研究确定，通常可采用如下参 数：排水孔的间距、排距可采用2～4mJTGE41-2005《公路工程岩石试验规程》，孔深可深入岩石2～ 4m。当隧洞跨度较大或侧墙较高，水面线以下是否设置排水孔 和锚筋，可视真体抗浮稳定及其他要求决定。 为了阻止围岩中岩屑随水带出，恶化围岩，可在排水孔再设 置软式透水管。当围岩中软弱面充填物有被水溶解和带楚的可能 时，为保持围岩稳定，则需慎重研究是否设置排水设施。 近年来，某些穿过泥岩、粉细砂岩的隧洞工程，利用新型导 排水材料白动产生的毛细现象和虹吸现象进行主动吸水排放。如 甘肃省引洮供水一期工程7号隧洞穿过岩层为砂质泥岩、钙泥质 胶结的粉（细）砂岩、疏松砂岩，该工程部分洞段采用毛细透排 水管组成导排水系统；宁夏固原地区（中南部）城乡饮水安全水 源工程隧洞围岩以泥岩、夹泥灰岩为主，也采用了毛细透排水管 进行导排水。实践表明，采用主动吸水排放的导排水方式对解决 围岩土体流失、排水誉淤积堵塞及排水誉月久失效等问题效果 较好。 10.2.3有压隧洞多采用國形断面，它有较高的抗外压稳定的能 力：因而很少设置排水措施以溅少外水压力。当外水压力是控制 性作用（荷载）时，应研究在衬砌结构外设置排水设施，以降低 外水压力的作用，如在防渗圈以外设置排水管、排水廊道等。也 有在工程衬砌中设排水孔以减少外水压力，效果比较好，僵要求 围君覆盖厚度需满足4.1.4条的规定。 10.2.4针对水工隧洞的渗透稳定尚题，根据多年来工程经验的

水管组成导排水系统；宁复固原地区（中南部）城乡饮水安全水 源工程隧洞围岩以泥岩、夹泥灰岩为主，也采用了毛细透排水管 进行导排水。实践表明，采用主动吸水排放的导排水方式对解决 围岩土体流失、排水誉淤积堵塞及排水誉月久失效等问题效果 较好。 10.2.3有压隧洞多采用國形断面，它有较高的抗外压稳定的能 力：因而很少设置排水措施以溅少外水压力。当外水压力是控制 性作用（荷载）时，应研究在衬砌结构外设置排水设施，以降低 外水压力的作用，如在防渗圈以外设置排水管、排水廊道等。也 有在工程衬砌中设排水孔以减少外水压力，效果比较好，要求 围君覆盖厚度需满足4.1.4条的规定。 10.2.4针对水工隧的渗透稳定尚题，根据多年来工程经验的 总结，下列几种情况应研究内水外渗问题，采取有效的防渗 措施： （1）有压隧洞出口存在边坡渗流稳定间题，即当内水外渗拾 高了地下水位，可能恶化边坡的稳定条件，如可能恶化有顺坡滑 坡体的稳定条件或由于浸水后岩石层面间的物理力学指标降低产 生新的不稳定坡体等。因此，需要研究内水外渗可能出现的不

10.2.3有压隧洞多采用圆形断面，它有较高的抗外压稳定的能

力：因而很少设置排水措施以溅少外水压力。当外水压力是控制 性作用（荷载）时，应研究在衬砌结构外设置排水设施，以降低 外水压力的作用，如在防渗圈以外设置排水管、排水廊道等。也 有在工程衬砌中设排水孔以减少外水压力，效果比较好，便要求 围岩覆盖厚度需满足4.1.4条的规定，

10.2.4针对水工隧洞的渗透稳定尚题，根据多年来工程经验的

（1）有压隧洞出口存在边坡渗流稳定尚题，即当内水外渗拾 高了地下水位，可能恶化边坡的稳定条件，如可能恶化有顺坡滑 坡体的稳定条件或由于浸水后岩石层面间的物理力学指标降低产 生新的不稳定滑坡体等。因此，需要研究内水外渗可能出现的不 利条件，一旦有不稳定问题应及时采取措施。工程中由于对出口

11.0.1各个隧洞的用途都不相同，设计需要会同运行管理部门 结合自然条件和隧洞设计条件，试验研究资料等，制定隧洞运行 方案。 11.0.2水工隧洞运行规定除需确定运行水位、泄放流量和闸阀 控制设备的启闭方式等内容外，还需拟定隧放空、检查和维修 的方案 水工隧润的放空与检查规定，需提出能洞的放空与充水要 求。实践证明若充水历时控制不当，稳定时间不够，运行后围 岩的渗流场可能发生较大变化，造成充排水时衬砌结构的破坏。 某些发电引水桐在初期运行放空检查时 未对充排水做出控制 要求，充水时大量内水外渗，排水时解时间形成较大外水压力， 造成隧洞某些部位开裂、場，并波及相邻洞段， 压力隧洞充排水一般用分级加压（或减压） 进行，分级数目 一般根据隧洞水头、围岩条件、隧润断面及砌型式等因素确 定，高水头、大直径压力隧洞的充排水一般进行专门设计： 对于高水头隧，需要严格控制充水率，分水头段逐级进 行，经实时监测确认稳定后，方可继续进行， 如天荒坪抽水蕾能 电站上游引水系统最大静水头约600m，水分7级进行，第1 ~5级充水速率为10m/h，第6、第7级充水速率降为5m/h， 充水试验稳定时间为第1~第3级稳定48h，第4~第7级稳定 72h。浦石河抽水蓄能电站上游引水系统最大静水头约400m， 充水分4级进行，第1级充水速率为10m/h，第2~第4级充水 速率为5m/h，充水试验稳定时间为第1级稳定48h，第2～第4 级稳定72h。 对于高水头隧洞的放空也应严格控制速率，以控制高压隧润 的内外水压差，确保结构安全。根据国内外经验，钢筋混主

洞放空速率控制在2～4m/h。如天荒坪抽水蓄能电站，上游引 水系统第3阶段水道采用每50m一台阶，进行排水，水位下降 速率2m/h，每一台阶排水完成后稳压24h，浦石河抽水篇能电 站，上游引水腿洞排水原则为，水位下降速率3m/hGB／T 51339-2018 非煤矿山采矿术语标准，同时要求 隧滑内外水头差不大于100m水头： 11.0.3隧滑设计时需根据隧洞投入运行后的日常工程管理和放 空的需要，从重视安全的角度出发，防止发生维修人员及设备的 安全事故，结合工程布置，设置管理和检修所需的设施和标志 如检修运输通道、进人孔、爬梯、吊钩吊环及洞内外标识等。

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