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SL 279-2016 水工隧洞设计规范(替代SL 279-2002，清晰)

3支护型式和支护时间的选择对处理不良地质洞段非常重 要。采用新奥法施工时对软岩、松散岩、破碎带、膨胀岩、易泥 化岩等，要求开挖后即时紧跟掌子面喷射混凝土进行初期支护， 即洞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。两次支护都参予围岩的应力调整，要求初期、二次 支护既能降低围岩的变形速率，又使围岩逐渐形成承载拱，以充 分发挥围岩的自承能力。选择二次支护的刚度和时间，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，不利于围岩发挥自承能力，刚度过小则控制不住围岩的变形 速率，易导致围岩失稳。同样，二次支护过早则二次支护将承受 较大的围岩变形压力，甚至使二次支护本身遭到破坏，而二次支 护过晚，即在围岩变形曲线的反弯点以后支护，则围岩已经出现 松散破坏，二次支护失去了意义。总之，支护型式和支护时间的 选择需根据不良地质洞段的类型、地质预测（预报）、施工期安 全监测成果、前一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支护的监测成果，调整衬砌型式或采 取其他工程措施，选择衬砌时间。衬砌时间即要求适时衬砌，适 时是指在变形（位移）速率趋于平缓时进行衬砌，此时围岩具备 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，需要由衬砌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，采用锚喷结构时可 按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。 不自地质洞肌的动设注主更尚顺目外益裁和取当然古

护处理后承担内水压力的能力。经过支护后围岩稳定或基本稳定 时，围岩的变形压力可不计或少计，而当衬结构参与围岩变形 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，则衬砌结构将承受全部塌落体重力。故衬砌结构设 计时的外荷载取值除内水压外，需根据变形（位移）监测成果 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 工程安全造成隐惠，或者荷载取值大，造成投资浪费。 不良地质洞段经过支护以后即使达到稳定，也不意味围岩 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、地面砂浆锚杆、化学灌浆等开挖前的加固处理或者衬码 后进行固结灌浆的不良地质洞段，经过以上工程处理后提高了围 岩的完整性，使围岩的变形模量有较天提高，可以考虑围岩有一 定的承担内水压力能力，到底具有多大能力，要结合具体工程分 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 承担内水压力的能力，以免为工程运行留有安全隐惠。 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，包括是否需要围岩加固 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间 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有较大涌水的不良地质洞段处理措施设计DB41／T 1882-2019 搪玻璃压力容器监督检验规范，需要包括图 止涌水或引排水措施、支护措施、衬砌结构、灌浆和安全监测 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、引等综合治理措 施，主要方法有：采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雄幕阻水，利用侧导洞、 集水井、排水孔及平行支洞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。引深入津工程采用的 一种由铁板卷成的自胀式开口锚杆是比较成功的引排例证，该种 锚杆打入围岩后既可以通过缝隙和中空排水，又可以利用自胀性 与围岩贴合，起到局部加固作用。 对水源明确、水量不大的涌水，采取截断水源的方法也是有 效措施。同样，在围岩有一定厚度时，通过灌浆来封闭涌水通 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，且需在地下水未揭露前完成，否则 只能采取以排为主的办法。如乌江上的索风营电站、构皮滩水电 站采用堵、引排措施十分成功。锦屏二级辅助洞、引水洞由于地 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、多种材料进行灌浆都没有成功，最后仍改为以排 为主。 总之，先治水是处理不良地质洞段可能出现塌的第一环 节，是为后序措施的实施创造条件

8.0.6在高地应力地区开挖洞室，可采用下列措施：

（1）圆弧形断面开挖。 （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）及早进行喷锚挂网支护等。 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，一般采取加密深层锚杆、适当加密浅层锚杆等措施。 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。岩爆易造成人员、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 坏向深度和广度上发展，要在了解和基本掌握岩爆（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

析确定地应力的大小、方向，预测岩爆（或挤出性变形）的发 展，采用改变洞段走向、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，喷锚支护，采用喷水、灌水、浸泡等措 施，达到控制岩爆的目的，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 本稳定后再进行衬砌结构的施工。

展，采用改变洞段走向、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，喷锚支护，采用喷水、灌水、浸泡等 施，达到控制岩爆的目的，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 本稳定后再进行衬砌结构的施工。 8.0.7通过有害气体赋存区的洞段，首先要通过必要的勘测手 段查明气体来源，与水工隧洞的连通情况，有害气体的分类、渗 漏（涌出）、浓度、赋存区的分布，预测对施工期和运行期人员 的危害。要视实际情况采取隔离封闭、引排等措施，保证施工 人员的安全。当工作面瓦斯浓度超过1.0%，或二氧化碳浓度超 过1.5%时，需停止作业，撤出工作人员，采取措施进行处理。 当工作面瓦斯浓度超过1.5%时，需停电。 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，在设计中一般考虑永久运行问题，特别是检 修期的安全，必要时进行专门设计。考到锚喷结构很难起到封 闭或隔离有害气体的作用，故条文规定有害气体赋存区不宜用锚 惯结构做永久衬砌。 8.0.8岩溶地区的水工隧洞所遇到的问题很复杂，较大溶洞可 能在初设阶段通过地勘有所掌握，但中小型溶洞大多是施工中不 断揭露出来的。溶洞处理方法很多，根据已有工程较成功的处理 经验，将处理原则总结归纳，供设计人员参考。 1溶洞及充填物中的地下水，一般采取以排为主，截、堵、 防结合为辅的综合处理措施。许多工程实践说明，岩溶地区的地 下水往往连通很广，很难查清，即使暂时截堵效果明显，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感，凡可以用回填方法处理的溶洞： 般采用回填（回填混凝土、回填灌浆、固结灌浆或其他回填方 式）的方法处理。这样既可提高围岩的稳定性，又可避免内水外

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大型溶洞既有溶洞本身的稳定问题，也有对水工隧洞的 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： 曾采取加大衬砌厚度、高压固结灌浆、设拱桥、打桩基等多种措 施处理；构皮滩电站导流洞地下厂房系统所遇到的溶洞规模与数 量也是罕见的，同样采取混凝土换填、拱桥、高压固结灌浆等措 施处理。总之，较大溶洞处理上比较困难，地下水、溶洞本身、 运行要求、施工方法等需要全面考虑，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，一旦控制不好，围岩就会失稳。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 衬砌结构设计时选择合适的衬砌结构以及适宜的衬砌时间，不给 运行留有隐惠。 膨胀岩大体可分为两类：①遇水膨胀；②在临空面上风化性 膨胀。不论哪种，都需通过必要的物理力学试验，查清岩体的矿 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。 软弱围岩和膨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 封闭的时间和方式，确定与之适应的衬砌型式（需考虑膨胀岩的 预留变形量）及衬砌施工时间。如徐村导流泄洪洞隧道及紫坪铺 导流洞因膨胀性围岩变形量均超过200mm，后通过加密加长锚 杆结合钢拱架喷混凝土联合支护，抑制了围岩变形。顶山隧道部 分洞段的膨胀性泥岩，虽然进行了初期支护仍发生近300mm的 膨胀变形，在实施二次支护后保证了围岩的稳定。 8.0.10对一些在内水外渗时易产生较大变形和渗透失稳的较特

殊地质洞段，考虑到地质参数不易准确确定，一旦出现事故可能 造成难以处理的后果，从安全角度考虑，应加强衬砌的防渗、止 水措施，必要时进行专门设计。如蒲石河抽水蓄能电站，引水隧 洞下平段采用钢筋衬砌，有一条规模较大断层贯穿两洞，为了保 证渗流作用下两洞间岩体的稳定，经多方案论证后采用局部钢衬 处理，效果良好。 8.0.11条文中特别强调不良地质洞段的回填灌浆、固结灌浆、 防水排水、止水设计以及施工期和运行期安全监测，需要引起设 计、施工、运行人员的重视。实践经验表明正常洞段的设计、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

9.1.1支护的目的是加固围岩，提高围岩的自承能力，保证围 岩稳定。如一些不良地质洞段，开挖后围岩的变形速率大，出现 失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工时间。 支护可作为衬砌的一部分或全部，因此，支护和衬砌两者既 有区别又不能完全分开。 9.1.2衬砌的目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 包括满足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 岩、或与支护共同承担荷载。另外，衬砌还有提高围岩防渗能力 以及为围岩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，自稳和承载能力的大小取决于岩体结构和物理力学特 性、地质构造及其影响程度、地应力大小和分布、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 围岩的加固措施、加固效果。 选择支护结构就要根据围岩的稳定情况进行，自稳性强的围 岩可不进行支护，较短时间可达到变形稳定的围岩一般做柔性支 护，使支护参与围岩应力调整；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

9.1.1支护的自的是加固围岩，提高围岩的自承能力，保证围 岩稳定。如一些不良地质洞段，开挖后围岩的变形速率大，出现 失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工时间。 支护可作为衬砌的一部分或全部，因此，支护和衬砌两者既 有区别又不能完全分开。

9.1.2衬砌的自的保证隧洞围岩稳定及或洞内具有良好

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 包括满足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 岩、或与支护共同承担荷载。另外，衬砌还有提高围岩防渗能力 以及为围岩灌浆提供载体的作用。

条件。 围岩具有自稳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，将围岩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洞段出现问题的处 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。如果拟将支护作衬砌，在支护方式选择时需要考 惠运行要求。 支护方案比选一般有两种情况：①隧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隧洞开挖过程中或衬砌没完成前发生围岩失稳，对失稳 围岩进行处理方案比选。前一种比选涉及到布置问题、施工方法 及施工程序选择、爆破参数选择或试验、施工监测、支护型式和 时间及后续衔接；后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，由于地质条件的千差万别，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、锚杆、钢筋网喷混凝土支护、 钢筋混凝土支护等。V类围岩、断层带、断层影响带、卸荷带及

节理密集带，由于岩体软弱破碎，再加上构造影响，开挖后变形 发展迅速，仪靠钢筋网、锚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、锚杆、钢筋网喷混凝土 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、钢筋网喷混凝士支护时，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。 支护与衬砌要统一安排，考其共同承担荷载。如根据监控 量测资料分析，支护能够满足围岩稳定要求，衬砌可不计或少计 围岩的压力，衬时间由施工进度控制：但当镭喷类的柔性支护 不能使围岩趋于稳定时，需要适时地采用刚性支护承受变形荷 载，限制变形发展，防止围岩松散以至破坏。总之，何时进行刚 性支护，支护的刚度多天，都要通过变形监测，并根据测结果 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个综合分析比较过程，条文中给 出了选择隧洞衬砌型式时需要考虑的主要问题。这些都是几十年 来我国水工隧洞设计经验的总结，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。 衬砌可以采用单纯的一种型式，也可以是儿种型式组合。组 合衬砌一般由内、外两层组成，外层推荐采用锚喷、挂网、钢排 架等单一或组合形式，内层推荐采用混凝土或钢筋混凝土衬砌， 并均需适时施工。

9.1.6本条是对国内水工隧洞所采用衬砌型式的归纳，

砌型式适应不同的设计条件，因为有专门的压力钢管设计规范 故衬砌型式中不包括钢板衬码。

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

围环境带来破坏。 围岩的抗渗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 道的展布和内水外渗后透水通道的形成和发展，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，自前还没有统一的标 准，已有的地质手段也只具有一定的代表性。所以，工程上多以 地质勘察成果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坏 的水工隧洞，工程处理费用很大或很难处理，常常需采用特殊衬 砌结构防渗（如预应力混凝土或预应力钢筋混凝土或钢板衬护）； 一般防渗要求的水工隧洞，指内水外渗后仅会造成局部地段的失 稳和局部环境破坏，来用工程措施可处理解决。 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。如山西方家寨引黄工程中对衬砌防渗向题 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，总干中8.8%的黄土中洞段，为防止内水外 渗造成湿陷性破坏，对衬砌结构采用了严格的防渗措施，如混凝 土中掺5%TMS防水剂，在支护喷层内设HDPE土工膜，施工 缝和结构缝设GB嵌缝止水。对一般IV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。总干中某些无压岩洞洞段，虽然位于地下水水位以 上，但在考虑到内水外渗可能恶化岩石条件和损失水量的问题 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。总干的防渗处理说明，具体工程或同一工程的

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式进行 结构设计。

9.2.4本条所列围岩压力系指围岩对衬砌产生的主动作用力， 要准确地确定围岩压力数值是困难的。DL5077《水工建筑物荷 载设计规范》在编制过程中进行了大量的调研和分析工作，对松 教岩体、浅理隧洞、块状、中厚层至厚层状围岩、支护对围岩压 力取值的影响、施工方法对围岩压力取值的影响等，都做了原则 规定或给出可供选择的计算方法。根据该规范以及GB50086和 SL377，本条列出了7款围岩压力的取值方法和取值原则。 围岩变形（位移）基本稳定的判别标准参见GB50086和 《岩土工程监测手册》（中国水利水电出版社，1998年版）。由统 计规律看，一般在变形小于0.2mm/d时可认为基本稳定。在有 长期观测（大于3个月）成果时，观测后期全月平均小于 0.1mm/d时认为是稳定的。 水工隧洞不能形成稳定拱的浅埋隧洞多出现在无压洞，特别 是无压土洞，而有压洞和岩洞中多是由特殊地质条件（如贯通性 较大断层、较宽的松散卸荷带、不整合层、沉陷性岩溶地层、大 型溶洞等）造成的。要严格地确定深浅理的界限很困难，在土洞 中多用荷载等效高度来判断，在岩洞中多用工程类比、地质预报 和实际地质情况来分析确定。不能形成稳定拱的浅埋隧洞，上覆 岩体重力直接作用在衬砌结构上，重力作用大小取决于地质条 件、开挖断面、施工方法和支护的措施和效果。需结合工程实际 情况进行分析，通常按地质预报和施工中揭露的地质条件取全部 上覆塌落岩体重力计算，并按支护效果进行修正。土洞除上述情 况外，还包括均质黏土和极软黏发生端变后土压力增大至全部

9.2.5隧洞不同部位内水压力取值，按该部位可能出现的最

内水压力确定。最大内水压力为各种运行工况下可能出现的内水 压力的最大值，包括最大静水头、调压室最高涌波、水击压力及 脉动压力等。最大内水压力与水工隧洞的布置、所计算断面的位 置、运行工况等有关，需研究分析确定。

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

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。 9.3混凝土和钢筋混凝土衬砌 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，单层钢筋混凝土衬砌厚度不宜小于0.25m 双层钢筋混凝土衬砌厚度不宜少于0.30m。根据工程经验，该 厚度偏小，施工困难，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 双层钢筋混凝王衬厚度不宜小于0.40m。 9.3.2水工隧洞是否进行限裂设计，需要根据其使用功能、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、围岩抗渗能力不是特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 于不同混凝土构件不同环境类别的裂缝宽度限值做了明确规定 本标准不再列出。 9.3.3隧洞衬砌的结构计算，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 岩相互药束策作用，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

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、围岩抗渗能力不是特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，最天裂缝宽度充许值，在SL191中对 于不同混凝土构件不同环境类别的裂缝宽度限值做了明确规定 本标准不再列出。

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，使衬码结构计算复杂化，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，但这些隧洞绝天 多数运行正常。根据实践经验，总结如下衬砌结构计算方法供 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元方法进行计算。 岩体千变方化十分复杂，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简理论。厚壁圆筒理 论可以考弹抗作用，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，儿十年来采用边值数值解法，得到厂 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，需考虑相隧洞开挖引 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，采用预应力混凝土衬砌或钢板衬砌。 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砌 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。 遂洞断面尺寸较天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 拟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；漆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，最大内水压力 503m水头，按透水衬砌混凝土结构设计，采用三维非线性弹塑 性有限元进行结构计算分析，2004年投入运行，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，管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。如对围岩局部班塌造成 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，计算中一般考愿结构 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。

大内水压力725m水头，按透水衬砌理论设计，采用有限元法模 拟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，最大内水压力 503m水头，按透水衬砌混凝土结构设计，采用三维非线性弹塑 性有限元进行结构计算分析，2004年投入运行，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，管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。

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

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

复杂，一般根据具体情况进行专门研究。如对围岩局部班塌造成 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有压隧洞衬砌的主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。若采用预应力混凝土衬 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。 9.4.2预应力混凝土衬砌的种类很多，归纳起来，根据产生预

应力的方法不同，可以分为两大类：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隔 河岩水电站工程。按加力方法，机械式又可以分为钢索式、钢箍 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，灌浆式预应力衬砌多采用钻 孔式。 机械式预应力衬砌的应用不受围岩条件限制，在围岩不具备 承担内水压力能力或局部不满足覆盖厚度要求的洞段都可应用 即衬砌施工前围岩属暂时稳定能满足机械式预应力管片安装时间 的要求，都可实施。而灌浆式预应力衬砌，由于预应力的产生和 保持都要通过围岩作用来实现，因此对围岩有较高的要求，即围 岩能够承受灌浆压力或围岩经工程处理后能承受灌浆压力的隧洞 才能应用。 9.4.3目前，不论机械式还是灌浆式预应力衬砌结构都是圆形 断面，其他型式的断面还不具备工程应用条件。预应力衬砌结构 的厚度是通过结构强度计算后确定，需满足两种强度条件，按运 行工况的荷载组合计算混凝土的抗拉强度，按检修（或施工）工 况的荷载组合计算混凝土的抗压强度。因此，本条明确了混凝士 的抗拉控制条件和抗压控制条件。 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。 9.4.7预应力衬砌的预应力效果（如有效预压应力大小、预压 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，若衬砌圆环厚度不均匀，预应力分布则不 均匀。对灌浆式预应力结构而言，施加预应力时应使圆环与围岩

断面，其他型式的断面还不具备工程应用条件。预应力衬砌结机 的厚度是通过结构强度计算后确定，需满足两种强度条件，按进 行工况的荷载组合计算混凝土的抗拉强度，按检修（或施工） 况的荷载组合计算混凝土的抗压强度。因此，本条明确了混凝一 的抗拉控制条件和抗压控制条件

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利 验算。

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。 9.4.7预应力衬砌的预应力效果（如有效预压应力大小、预压 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，若衬砌圆环厚度不均匀，预应力分布则不 均匀。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

为克服径向应力而降低预应力效果，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

破，当开挖断面有较大超挖时需要进行回填修复。 9.4.8后张预应力混凝土衬砌分有黏结预应力混凝土衬砌和无 黏结预应力混凝土衬码两类。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 杂，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，并逐根均匀分布在隧洞 衬砌内。与有黏结预应力技术相比，不仅减少了张拉前穿绞线的 工序，而且可在混凝土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 锚具槽附近小圆弧处的应力集中和减少了工程量。就小浪底工程 实践而言，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%的锚具和相应的工程量。在4320束锚束张拉中仅有3股 钢丝由于液压于斤顶中的工具锚夹片受力不均而断裂，断丝率极 小。总之，无黏结预应力混凝土衬砌具有经济合理、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，钢索位置对预应力的分布有 较大影响。在钢索内侧，衬砌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。故钢索不宜布置在衬砌中心线以内。 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洞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砌积累了经验

9.4.9后张钢索式预应力衬砌中，钢索位置对预应力的分布有 较大影响。在钢索内侧，衬砌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。故钢索不宜布置在衬砌中心线以内。 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

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砌积累了经验 有黏结后张式预应力衬砌，张拉槽及预埋钢质波纹管布置要求孔

道线型准确、绑扎牢固、接头密封、布线平顺，待混凝土强度超 过70%设计强度后进行锚索张拉，张拉完毕及时做好孔道灌浆 和张拉槽回填，严防漏浆。 9.4.11采用灌浆式预应力衬砌结构的隧洞，其预应力的形成和 保持与围岩条件、灌浆工艺有密切关系：条文中给出预应力灌浆 的三个程序是国内外灌浆式预应力隧洞的基本作法。 （1）围岩都存在裂隙节理，不是一个完整的结构，并且开 挖过程中爆破和围岩应力调整使围岩存在松动区，通过固结灌 浆改善围岩的完整性，提高围岩的承担内水压力能力，提高围 岩的物理力学指标，才能便预压应力的形成和保持达到设计 要求。 （2）开环是预应力灌浆的重要环节，通过开环后形成的环缝 才能施加灌浆预压的作用。通常的做法是在较低压力下 （0.5MPa）冲洗灌浆孔，吸水量达到稳定时再逐渐提高压力使之 达到开环。 （3）开环后回水变清即进行水泥灌浆，灌浆浆液充满开环形 成的环缝，水泥在稳压下结石，达到施加预压应力的效果。灌浆 时灌浆压力需适当加大，从而获得较高预压应力。 根据白山工程的试验和工程实践经验，其灌浆参数为：注浆 孔应沿衬周边均匀布置，间排距一般采用2～4m，直径5m以 下的隧洞每排宜设8～10个孔；直径5～10m可以设8～12个 孔，注浆段的长度一般采用2～3倍的洞径。注浆压力根据在最 大内水压力下衬砌中不出现拉应力的原则确定。注浆压力值一般 不小于最大内水压力的2倍，浆材一般采用膨胀性水泥。在衬砌 与围岩界面之间进行高压灌浆是衬砌获得和保持预应力的关键 由于地质条件的不同，灌浆工艺、参数、材料的选择是非常重要 的，各工程都有共性但文各不相同。为使衬砌获得均匀的预应 力，保持较好的预压效果，对灌浆工艺、材料配比、灌浆压力、 稳压时间、松驰系数、徐变度、干缩等应进行现场试验。 国内外灌浆式预应力混凝土工程实例见表3。

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锚喷衬砌主要是利用围岩 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 也不会危及临近建筑物安全或造成环境破坏。

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 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 也不会危及临近建筑物安全或造成环境破坏。 9.5.2洞内长期大面积淋水，不利于喷层与围岩紧密粘结，难 以充分发挥喷混凝士的作用，甚至给喷混凝土带来不利影响。地 下水或洞内水体具有腐蚀性，易造成衬砌腐蚀，由于喷层厚度较 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尚，稳定性极差，喷混凝土衬砌难以阻正其 迅速的变形。喷混凝土抗冰胀性能较差，严寒和寒冷地区的受冻 洞段，一般采用喷混凝土衬砌，至于其他特殊要求的隧洞是否采 用喷混凝土衬砌，需根据具体情况确定。 9.5.3目前锚喷衬砌设计，主要有工程类比法、理论计算法和 监控量测法三种，其中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，在锚喷支护 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 程因素的围岩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，对恶劣地质条件的工程更是不可缺少的设计方法。 GB50086和SL377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锚、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

9.5.2洞内长期大面积淋水，不利于喷层与围岩紧密粘结，

以充分发挥喷混凝的作用，甚至给喷混凝土带来不利影响。地 下水或洞内水体具有腐蚀性，易造成衬砌腐蚀，由于喷层厚度较 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尚，稳定性极差，喷混凝土衬砌难以阻正其 迅速的变形。喷混凝土抗冰胀性能较差，严寒和寒冷地区的受冻 洞段，一般采用喷混凝土衬砌，至于其他特殊要求的隧洞是否采 用喷混凝土衬砌，需根据具体情况确定。

9.5.3直前锚喷衬砌设计，主要有工程类比法、理论计算法不

监控量测法三种，具中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，在锚喷支护 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 程因素的围岩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，对恶劣地质条件的工程更是不可缺少的设计方法。 GB50086和SL377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锚、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

带、断层影响带、节理裂隙密集带、严重卸荷带、只能按V类围 岩选定支护参数。 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 题，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 工程施工地质勘察规程》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、调整锚喷参数。 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，因而计算通常只是工程设计的一种辅助手段。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围岩看做成一个整体进行分析，扬 弃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，根据几何外形和力的作用 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坏 时间的内在联系，定量地评价隧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，推荐采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。 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岩稳定分析，也取得了一定的效果，故建议 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， 司或有地表水、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（如钢筋混凝土衬砌）。 9.5.6根据工程实践经验，不衬砌及锚喷隧洞浇筑混凝土底板 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 浮渣混凝土找平。如太平湾、太平哨水电站以及松山水工程的 水洞的部分洞段，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，直接在浮碴上浇筑100 ~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隧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、底板是否采用带渣浇筑，研究分析后选用

较低，故对进出口应采用加固措施（如钢筋混凝土衬砌）。 9.5.6根据工程实践经验，不衬砌及锚喷隧洞浇筑混凝土底板 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 浮碴混凝土找平。如太平湾、太平哨水电站以及松山引水工程的 引水洞的部分洞段，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，直接在浮碴上浇筑100 200mm厚混凝士找平层，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隧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、底板是否采用带渣浇筑，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，喷混凝土局部掉块是有可能的，为了使其不致进人水轮 机，保证水电站正常运行，需要设置集渣坑。集渣坑布置时，为 了检修期交通的需要，需要考虑设置检修通道。 9.5.9有关允许流速问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，使锚喷衬砌隧 洞的起伏差、糙率、不平整度以及喷混凝土层的黏结强度等都有 明显提高，为防空蚀破坏创造了条件，同样也提高了锚喷衬砌隧 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喷射混凝土与围岩的黏结强度，GB50086规定I类 Ⅱ类围岩不宜低于0.8MPa，Ⅲ类围岩不宜低于0.5MPa，SI 377规定I类、Ⅱ类围岩不宜低于1.2MPa；Ⅱ类围岩不宜低于

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，喷混凝土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，需要设置集渣坑。集渣坑布置时，为 了检修期交通的需要，需要考虑设置检修通道。

来施工机械、施工方法、建筑材料都有很大进步，使锚喷衬砌隧 洞的起伏差、糙率、不平整度以及喷混凝土层的黏结强度等都有 明显提高，为防空蚀破坏创造了条件，同样也提高了锚喷衬砌隧 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喷射混凝土与围岩的黏结强度，GB50086规

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类围岩不宜低于1.2MPa，Ⅱ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

的需要，在喷混凝土中掺入3%～6%的钢纤维是有效

实测资料表明，在喷混凝土中掺人适量直径0.30.5mm，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%。 钢纤维喷射混凝土，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 普通混凝土或不少于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，沿这一结 构面容易发生剪切破坏，对于层面水平的岩体，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相交，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，但毋塌的危险要 小些。对于拱座，结构面与拱座的斜切面平行的部位，剪切破坏 范围很天，工程中遇有这样情况，围岩几乎都要失稳；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，则这一部位的顶拱一般较易稳定。 （3）存在倾斜产状的节理体系时，浅埋洞室比中等埋深洞室 的破坏范围要大。 （4）当结构面有许多组并且都是倾斜产状时，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，将使顶拱塌落破坏范围加大。 分析上述情况，易于破坏的位置不同，其锚杆对不稳定岩体 的抗力亦不同，故拱腰以上的锚杆及拱腰以下边墙上的锚杆分别 进行计算，计算方法按SL377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，充分发挥其锚固作用。 锚杆（锚束）是防止岩块塌落、滑动等不稳定岩体的加固措

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大小，计算锚杆的数量和长度，计算方法见 SL377。锚杆长度一般不等长，但都要求伸人到稳定的岩层中， 锚杆在稳定岩层中的长度，要根据需要提供的阻滑力大小计算确 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关系和阻滑作用，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 锚固力大小确定。

锚杆在稳定岩层中的长度，要根据需要提供的阻滑力大小计算确 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关系和阻滑作用，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 锚固力大小确定。 9.5.13系统锚杆是根据岩体稳定要求，在整个开挖面上按一定 间距和规律均匀布置的锚杆，是解决围岩整体稳定的加固措施。 锚杆长度要穿越围岩的松弛区，并在稳定的围岩中有足够的锚固 长度，间距不大于锚杆长度的1/2，采用等距离的梅花型、矩形 或菱形布置，其目的是使锚杆提供均匀的支护抗力，使一定深度 的围岩形成承载体。在Ⅲ类及以上围岩中，节理裂隙较不发育， 规定锚杆间距不大于锚杆长度的1/2，可保证一根锚杆穿越若于 条节理裂隙，锚杆使各个结构面联成整体，可保证整体的加固效 果。IV类、V类围岩，节理裂隙比较发育，围岩结构块体较小： 锚杆间距大时就不能完全保证将围岩中的各个结构面用锚杆咬合 莲接，因此本标准规定V类、V类围岩，无论采用多长的锚杆， 其间距不应大于1.5m。 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 响喷混凝土质量，如钢筋网的直径过大，间距过小将影响喷混凝 土与围岩的结合，甚至发生喷混凝土被钢筋网挡住、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 定不宜小于50mm。

9.5.13系统锚杆是根据岩体稳定要求，在整个开挖面

间距和规律均匀布置的杆，是解决围岩整体稳定的加固猎施。 锚杆长度要穿越围岩的松弛区，并在稳定的围岩中有足够的锚固 长度，间距不大于锚杆长度的1/2，采用等距离的梅花型、矩形 或菱形布置，其自的是使锚杆提供均匀的支护抗力，使一定深度 的围岩形成承载体。在Ⅲ类及以上围岩中，节理裂隙较不发育， 规定锚杆间距不大于锚杆长度的1/2，可保证一根锚杆穿越若干 条节理裂隙，锚杆使各个结构面联成整体，可保证整体的加固效 果。IV类、V类围岩，节理裂隙比较发育，围岩结构块体较小， 锚杆间距大时就不能完全保证将围岩中的各个结构面用锚杆咬合 连接，因此本标准规定IV类、V类围岩，无论采用多长的锚杆， 其间距不应大于1.5m，

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 响喷混凝土质量，如钢筋网的直径过大，间距过小将影响喷混凝 土与围岩的结合，甚至发生喷混凝土被钢筋网挡住、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 定不宜小于50mm。

9.6钢筋混凝土岔洞设计

9.6.1、9.6.2钢筋混凝土岔洞体型及受力条件均较复杂，且所 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，钢筋混凝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 衬砌混凝土的弹性模量，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围岩的约束限制。 （2）围岩透水性微弱。 （3）岔洞段范围内无断层或大裂隙穿过。若有断层，其规模 不大，且无夹泥充填。 （4）岔洞段范围内无节理密集带，裂隙不发育。 （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）围岩裂隙，节理或岩脉中的充填物质能够保证渗透稳定 性，水力梯度小于允许值，在渗流水作用下不产生溶出性侵蚀。 综上所述，钢筋混凝王岔洞及其前后一定长度的洞段需要满 足岩体覆盖厚度要求、水力劈裂要求和渗透稳定要求。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渗透失稳，钢 筋混凝土岔洞一般布置于I类、Ⅱ类围岩洞段，对Ⅲ类围岩，需 通过论证且有可靠的工程措施才可采用，而IV类、V类围岩洞段 即使采用高代价的工程处理措施，也可能留有隐患，故不得布置 钢筋混凝土岔洞。 对于高水头、天断面钢筋混凝土岔洞，需要进行现场地应力 及围岩物理力学测验。 9.6.3钢筋混凝土岔洞的体型、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 也不需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，分岔角度般为45°～60°。过小的分岔角度，不仅使岔裆 部位开挖造成困难，容易引起局部围岩松动，甚至失稳，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，实际上钢筋混凝土岔洞由于

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（很 多电站实测资料表明，由于裂缝的存在，高压岔洞内外水压力差 明显减少）。布置在I类、Ⅱ类不透水或微透水围岩中岔洞的钢 筋混凝土衬砌，其作用除减糙外，最主要的是传递荷载，承担荷 载不是依靠衬砌本身，而是依靠围岩。 9.6.5工程实践证明，对围岩进行固结灌浆，不仅可以提高灌 浆圈内围岩的抗渗能力，减少内水外渗及水量损失，还可提高围 岩的整体性，进而限制衬砌裂缝及变形的发展。 关于固结灌浆压力，工程实践中有不同的作法和意见：一种

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（很 多电站实测资料表明，由于裂缝的存在，高压岔洞内外水压力差 明显减少）。布置在I类、Ⅱ类不透水或微透水围岩中岔洞的钢 筋混凝土衬砌，其作用除减糙外，最主要的是传递荷载，承担荷 载不是依靠衬砌本身，而是依靠围岩。

9.6.5工程实践证明，对围岩进行固结灌浆，不仅可以提高

岩的整体性，进而限制衬砌裂缝及变形的发展。 关于固结灌浆压力，工程实践中有不同的作法和意见：一种 意见为，在高压隧洞中若取值过高，如1.5～2.0倍内水压力水 头，可能会人为造成围岩劈裂，另一种意见为，为了保证使衬砌 与岩体成为一个整体，则灌浆压力至少需要等于或大于内水压力 静水头。为了防止围岩人为劈裂，本标准规定固结灌浆压力不宜 小于岔洞处内水压力，并以小于围岩初始应力场的最小主应力 为宜。

9.7.1变形缝一般设置在不同刚度，不同地质条件变化、变形 复杂（如洞室交叉）、药束条件变化较大等部位。因温度、混凝 土收缩、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，影响隧洞正常 运行。因此，需在上述部位设置变形缝。

环节，在地质条件均一性较差的洞段不宜分缝过长，而对地质条 件较好的洞段，可适当加长分缝长度。故分段长度要结合围岩情 况、工程条件、施工能力等研究确定。 本条建议的6～12m是根据多数工程的常用分段确定的。近 年来的隧洞施工分段有加长的趋势。据调查，围岩条件均一的洞 段，分缝段的长度有的仍然采用6～10m，有的采用20～30m 亦有采用50m以上的情况。采用钢模台车浇筑时，一般为9~ 12m，采用拉模浇筑时一般分段长度都较长。SL191规定对于 理于地下的涵管及压力水管，岩基为20m，土基为25m，并提 出经温度作用计算、沉降计算或采用其他可靠技术措施后，伸缩 缝间距可不受20～25m规定的限制。但当采用高标号混凝土时 分段长度即使少于6m，也可能出现裂缝。故分段长度应结合围 岩条件、工程条件、施工方法和施工能力等综合分析确定，一般 采用6～12m。希望在施工中不断总结归纳，使之更趋合理。 严格规定底拱和边顶拱的环向缝不得错开，是因为错开后衬 砌结构的完整性受到了破坏，衬砌结构很可能变成环向不连续 体。同时，环向缝错开给止水布设造成很大困难，可能人为造成 不封闭止水。故要求底拱和边、顶拱的环向缝不得错开。 9.7.3有防渗要求的水工隧洞，衬砌的环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， 采用凿毛、接缝钢筋（或穿缝钢筋）、设止水结构等措施，防止 内水外渗造成影响。 9.7.4施工缝所处位置是结构整体性较薄弱部位，要求在拉应 力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，采 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。采用先顶拱，后边墙、底拱的 浇筑程序时，由于混凝土收缩使反缝成为透水通道，该缝与环境 温度、水泥用量、龄期、施工方法等因素有关。由干结构反缝

9.7.4施工缝所处位置是结构整体性较薄弱部位，要求在拉下

力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、衬结构的防渗措施等具体情况，采 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。采用先顶拱，后边墙、底拱的 筑程序时，由于混凝土收缩使反缝成为透水通道，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

般处理都比较困难，一旦形成反缝，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措 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、孔洞。因此，本条要求“当先衬砌边、项 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钢筋混凝土衬码结构与钢板衬砌连接时，由于两种衬磁 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，中低压洞一般都大于1.0m，故条文规定不小 于1.0m。

般处理都比较困难，一旦形成反缝，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措 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、孔洞。因此，本条要求“当先衬砌边、项 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。

结构的抗渗条件不同，承受外水压力能力不同，需要有一二个过渡 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，中低压洞一般都大于1.0m，故条文规定不小 于1.0m。

9.8.1根据我国儿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其功能设计，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、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，但也有个别工程选 用了工程量相对较小的板壳形封堵体。一般来讲，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，龙羊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

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

用了工程量相对较小的板壳形封堵体。一般来讲，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。模形封堵体超载 能力很强，龙羊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。

惟幕线上，与其成为整体，满足坝体防渗要求。

9.8.5为了减小封堵体周边的缝隙，封堵混凝土可采用微膨胀 混凝土。

混凝土。 9.8.6大体积封堵体混凝土建议采取有效的温控措施，如控制 入仓温度、低温浇筑、合理分层分块、减少水泥用量、采用低热 水泥、掺粉煤灰、设循环水降温等。 9.8.8封堵体的抗滑稳定安全系数参考SL319《混凝土重力坝 设计规范》重力项项基面抗滑稳定的规定，基本荷载组合时抗滑 稳定安全系数为3.0，特殊荷载组合（校核洪水位或地震情况 时）时为2.5。 水工隧洞封堵大体可分为导流洞封堵和水工隧洞的施工支洞 封堵两类。导流洞一般与水库直接相连，封堵体承受的内水压力 为库水位在封堵体部位产生的静水压力，水库校核洪水位或地震 情况时为特殊荷载组合：水工隧洞的施工支洞封堵体承受的内水 压力为封堵体承受的最大内水压力，包含静水压力、水击压力、 涌波压力、脉动压力等，均为基本荷载组合。 封堵体断面尺寸较小，因而封堵体长度变化对工程量影响不 大。另外，封堵体在洞内施工，施工难度较大，封堵体侧向接触 面的实际凝聚力与计算假定可能会有所差别。尽管导流洞封堵体 有特殊荷载工况，但在本标准中按基本荷载组合考虑。因此，将 封堵体的抗滑稳定安全系数规定为不小于3.0。 9.8.9确定封堵段长度计算方法，除有限元法外一般有下列 几种： （1）按封堵洞径的倍数（3倍以上）。 （2）经验公式：L=（35）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

9.8.8封堵体的抗滑稳定安全系数参考SL319《混凝土重力

（1）按封堵洞径的倍数（3倍以上）。 （2）经验公式：L=（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 购剪应力小于混凝土与岩石间的容许剪应力。 （4）抗滑稳定理论，对封堵体基础面进行剪磨计算，计算时 计入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。 前三种均为经验或半经验的方法，都存在一定的缺陷。前二

种，未考虑荷载、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。因而，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顶面、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，不计顶拱凝聚力。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1。 侧向接触面受封堵混凝土的断面形状、浇筑质量、收缩性 能、接触面条件（如岩石开挖面、混凝土衬砌的凿毛情况等）、 接触灌浆及接缝灌浆质量等影响较大，因此，侧向接触面有效面 积系数入要根据工程具体情况确定。不同工程的封堵体稳定计算 时，侧向接触面有效面积系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问接触面有效面积系数入取0.3，水 布水电站导流洞封堵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侧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切安全强度不够，形 成潜在破坏面。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若干实体网格后进行求解，其优点是 可以考虑封堵体与围岩的变形协调和应力分配，比较客观的反映 围岩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 横穿整个沙金坝向斜，整个导流洞均在二叠系须家河组的中细粒 砂岩、粉砂岩和煤质页岩中。2号导流洞封堵体稳定采用有限元 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

限元计算模型。计算模型相对长度230m，计算高度取地表下以 约310m，沿垂直轴线方向两侧围岩分别取3倍最大开挖宽度 （洞径）。有限元计算范围沿垂直轴线方向部分为13个纵部面， 混凝土封堵体、衬砌、回填混凝土及各类岩体采用空间8节点等 参实体单元模拟，各类剪切破碎带采用空间8节点夹层单元模 拟，混凝上衬砌与围岩之间设置空间8节点界面单元模拟，三维 有限元计算模型共9152个节点，9048个单元。水荷载模拟方法 为，导流洞混凝土封堵体上游面作用水压力以面力方式模拟，洞 室围岩由于库水渗流作用形成的渗透压力根据整体三维渗流场计 算成果按体力方式进行模拟。经计算，封堵体长度为38m时， 抗滑稳定安全系数为K3.66。而按本标准推荐式（9.8.9一1） ～式（9.8.9一3）进行计算时，混凝土封堵体与围岩接触面按IV 类围岩抗剪断强度参数取值，即f'一0.45、C=0.3MPa，由于 封堵体周界为混凝土和岩石接触，计算时底部入一1.0，侧墙入一 0.8，项拱入=0，封堵体长度为38m时，抗滑稳定安全系数K一 2.58。由三维非线性有限元计算得到的混凝土堵头附近围岩破损 区可以看出，在混凝土堵头周围仅其未端出现零星塑性屈服，其 他均处于弹性状态，表明堵头不会沿着其周边剪坏而滑出，其堵 头整体抗滑稳定性是有保证的。综合计算分析成果可以看出，三 维有限元分析可以充分反映地应力、渗流、封堵体变形对封堵体 整体抗滑稳定性的作用与影响，模拟堵头与围岩接触状况，可以 更真实地反映工程的实际情况。 采用有限元法进行封堵体设计，在其他一些工程中也已得到 成功应用，如天荒坪6号施工支洞封堵体、鲁布革水电站、天生 桥一级水电站、二滩水电站等工程的导流洞封堵体等。因此，采 用有限元法对封堵体进行计算，特别是高内水压力的封堵体，可 以减少封堵工程量、节省投资，可以缩短封堵体的施工时间，使 工程提前运行并尽快产生效益。

9.8.13有了不少于2m的搭接长度，封堵体首部的原衬

0隧洞灌浆、防渗和排Z

10.1.1要求混凝土和钢筋混凝衬砌结构的顶部需做好

浆的原因有下列儿点： （1）衬砌结构顶部施工中都存在缝隙或空腔，是由两个原因 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隙：②开挖岩面不平整以及局 部超挖，形成凸凹不平的岩面，正常浇筑时，在衬砌结构的顶部 与岩面之间形成缝隙或空腔。 （2）考虑围岩承受内水压力的衬砌结构，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，否则 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回填灌浆范围一般为顶拱90°～120°，孔距、排距3~ 6m，这是根据工程实践提出的，灌浆孔深入围岩0.1m，这是为 了钻透衬码，确保回填灌浆质量。 对于塌陷、溶洞、较天超挖等部位，为保证灌浆效果，要求 预理灌浆管和排气管，其预理管的数量和位置要根据实际情况

定。 10.1.3土洞系指建造在黏土、软黏土、砂、流砂、砂砾等地层 中的隧洞，洞周土层的强度指标都小于软岩，甚至为极软岩。因 此回填灌浆的压力不应过大，否则可能破坏洞周土层的原始状 态，宜米用低压灌浆，已建工程一般多小于0.2MPa。 柔性止水多设在湿陷性黄土洞段，其的目的是防止不均匀沉 陷时止水破坏，一旦止水破坏将不易修复，故要求预留灌浆孔， 并在扫孔和灌浆时不得破坏或穿透柔性止水。 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，并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，需要根据具体工 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措施，特别是对围岩裂隙较发育的洞段进 行固结灌浆，对于围岩稳定、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需要确定固结灌浆。 10.1.7封堵体属于大体积混凝土，由于混凝土的干缩使其周界 同围岩（或原衬砌）之间存在缝隙，这些缝隙即是渗水通道；沿 围岩出现的绕渗，不仅增加渗漏量（过天时使堵头失效），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，进而 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 缝漏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 堵体安全运行的重要手段。 封堵段围岩的固结灌浆参数一般根据工程地质条件及运行条 件牛确定。其间排距一般为2～3m，深入围岩一般不小于3m，灌 浆压力可取与封堵体相连的主洞洞段相同，

是由水泥结石来传 势将产生较大的变

封堵体顶部需回填灌浆。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 考虑二次灌浆问题，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自前，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灰，浆液过稀时易于离析，浆液水灰比不 宜大于1。 随着化学灌浆的发展，聚氨酯类、环氧树脂类、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、雌幕灌浆、固结灌浆等方面，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灌浆，取得了不错的效果。 10.2防渗和排水 10.2.1并非每条水工隧洞都有防渗和排水设计问题，需要根据 施工、运行要求，实际的工程地质和水文地质条件确定是否进行 防渗、排水设计。如无防渗要求的水工隧洞不用进行防渗设计 有严格防渗要求的水工隧洞需进行专门的防渗设计：土洞和不良 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需 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T／CDHA506-2022 区域供冷系统设计标准及条文说明.pdf，内水外渗虽然压力不高，长 期作用对围岩也有一定影响，所以排水孔不宜设在水面线以下。

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2～4m，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，可视具体抗浮稳定及其他要求决定。 为了阻正围岩中岩屑随水带出，恶化围岩，可在排水孔中设 置软式透水管。当围岩中软弱面充填物有被水溶解和带走的可能 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 排水材料自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、排水管淤积堵塞及排水管日久失效等问题效果 较好。 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减少外水压力。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，但要求 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问题，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 施： （1）有压隧洞出口存在边坡渗流稳定问题，即当内水外渗抬 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

10.2.4针对水工隧洞的渗透稳定问题，根据多年来工程经验白

（1）有压隧洞出口存在边坡渗流稳定问题，即当内水外渗 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 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 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

内水外渗重视不够未及时采取措施造成山体滑坡的事故也有发 生，如某电站由于内水外渗拾高了地下水位，渗流梯度加大，使 裂隙面的泥化夹层物理力学指标降低，最终导致厂房后山坡 失稳。 （2）相邻高压隧洞洞段之间岩体，由于受工程布置（如机组 司距等）等因素的限制，其厚度可调整的余地不大，因而水力梯 度一般相对较大，当大于该段岩体的临界水力梯度时，可能会发 生渗透失稳。因此，相邻高压隧洞洞段之间岩体的水力梯度大于 其临界水力梯度时，应采用有效的防渗措施。 （3）IV类、V类围岩多由地质构造或构造运动造成的，其特 点是节理裂隙发育，由于构造面的切割，岩体本身的自稳能力及 渗透稳定性较差。因此，当内水外渗时，导致自然状态的渗流量 或水力梯度增大，会恶化其稳定条件。故对IV类、V类围岩要求 注意内水外渗引起的渗透稳定问题。 不良地质洞段本身抗渗能力差，一且出现内水外渗，很可能 造成原已不良的地质条件出现难以处理的工程问题，故应采取有 效的防渗措施。 （4）局部洞段不满足岩体覆盖厚度要求时，易导致山体在内 水压力作用下发生抬动，因此，除加强衬结构及防渗能力外 还需研究内水外渗造成的影响，防正发生渗透失稳和环境破坏。 10.2.6为避免钢筋混凝士结构内水外渗对钢管及其后建筑物产 生不利影响，一般在钢筋混凝土衬砌结构的末端（或衬护钢板首 部）设置环向防渗惟幕，并需在钢管的首端设止水环，以降低钢 管承受的外水压力作用，同时减少压力钢管末端建筑物（如厂 房）上游面的渗水。

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，还需拟定隧洞放空、检查和维修 的方案。 水工隧洞的放空与检查规定，需提出隧洞的放空与充水要 求。实践证明若充排水历时控制不当JTS 235-2016 水运工程水工建筑物原型观测技术规范，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， 某些发电引水隧洞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，排水时瞬时间形成较大外水压力 造成隧洞某些部位开裂、塌，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、隧洞断面及衬砌型式等因素确 定。高水头、大直径压力隧洞的充排水一般进行专门设计。 对于高水头隧洞，需要严格控制充水速率，分水头段逐级进 行，经实时监测确认稳定后，方可继续进行。如天荒坪抽水蓄能 电站上游引水系统最大静水头约600m，充水分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。蒲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，以控制高压隧洞 的内外水压差，确保结构安全。根据国内外经验，钢筋混凝土隧

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。蒲石河抽水蓄能电 站，上游引水隧洞排水原则为，水位下降速率3m/h，同时要求 隧洞内外水头差不大于100m水头。 11.0.3隧洞设计时需根据隧洞投人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，设置管理和检所需的设施和标志， 如检修运输通道、进人孔、爬梯、吊钩 及洞内外标识等。

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