水工隧洞设计规范(试行SD134-84)修订说明 - 图文(4)

2019-08-31 18:30

以水头大小为依据的规定。强调应根据地下工程的特点、围岩的工程地质条件、水文地质条件、隧洞工作状态、横断面尺寸、作用水头、施工条件等因素,在保证安全的条件下,充分利用围岩的承载能力,进行综合分析,并参考已建工程决定。

第6.1.4条 衬砌的厚度在满足强度和构造要求的前提下,应尽量采用薄层衬砌。衬砌的最小厚度,“66年部颁暂行规范”未作定量规定。但薄层衬砌显示出了很大的经济性和合理性,如处于地质条件恶劣、覆盖层薄、有偏压的大直径隧洞,为了加固围岩而增加衬砌厚度时,会使隧洞断面加大,反而增加了外荷载及衬砌自重,特别对抗拉强度较低的素混凝土,靠增加衬砌厚度以提高抗弯曲破坏的能力是有限的。从理论分析和工程实践表明,由于充分利用围岩的承载能力,衬砌厚度是向着薄的方向发展。本条所提最小厚度,系从施工要求出发,使施工质量得以保证,并参考以下资料提出: 1.我国已建部分水工隧洞最小衬砌厚度(表6-1-4)。

表6-1-4 我国已建部分隧洞最小衬砌厚度表 工程名称 渔子溪一级水电站 可可托海水电站 盐水沟水电站 南水电站 猫跳河五级水电站 绿水河水电站 湖南镇水电站 地质情况 花岗闪长岩、 闪长岩 花岗岩 玄武岩 砂岩 寒武系白云岩 片麻岩 流纹班岩 洞身流态 断面尺寸工作水头衬砌型式及其最小厚(m) (m) 度(cm) 50 40 7~18 33.8 14~28 70 混凝土、单筋 混凝土(35) 单筋混凝土(30) 单筋混凝土(20) 单筋混凝土(25) 混凝土(35) 混凝土(35) 混凝土(20) 有压流 D=5 有压流 D=3~3.6 有压流 D=3 有压流 D=5.5 有压流 D=6.0 有压流 D=3.3 有压流 D=7.8 2.我国铁路隧道规范规定(1973年)最小厚度为20cm。

3.日本山岭隧道技术规范及解释,中国铁道出版社1980年中译本资料: (1)单线铁路隧道,小块状坚岩25cm; (2)公路隧道,无缺陷坚岩20cm;

(3)水电站水工隧洞,层状或虽有裂隙而形成大块状的坚岩20cm,也有个别工程采用15cm者; (4)给水、排水隧道15~20cm。

第6.1.5~6.1.6条 采用混凝土或钢筋混凝土衬砌,为了衬砌结构的耐久性,并防止裂缝发生内水沿裂缝渗入围岩、恶化山体、影响围岩及其附近山坡的稳定,在隧洞的重要部位或洞段,如进出口、交岔洞段、断层及破碎段处,围岩厚度不能满足要求的洞段,衬砌应按抗裂设计,一般均按限裂设计。但根据工程实践和大量的试验资料表明,抗裂设计控制不了裂缝的出现,限裂设计也控制不住裂缝的发展,且裂缝的发展规律及其开展宽度,与计算假定完全不同,故本条所提的抗裂和限裂,以及裂缝宽度等,在此明确提出,仅仅是一种相对的设计标准。必要时还需要采取一些工程措施,控制裂缝的产生和发展。 第6.1.7条 本条规定与“66部颁暂行规范”第31条的有关规定相同。 根据国内已建成的隧洞统计资料,各类隧洞所采用的混凝土的标号记:引水隧洞绝大多数采用150号;泄洪隧洞几乎都是采用200号以上,有的采用了300号;对于高流速泄洪隧洞的过水部位,还应提出抗磨的要求。

第二节 荷载和荷载组合

第6.2.1条 本条规定与“66部颁暂行规范”第34条的有关规定相同。 第6.2.2条 本条规定与“66部颁暂行规范”第34、35条的有关规定相同。

荷载组合必须切合实际,例如地震作用力就不应该与其它特殊荷载同时组合。有些作用不太清楚的荷载,如果列入组合后有抵消其它荷载作用时,就应该选择较小的数值,例如计算有内水压力的组合时,外水压力或围岩压力有抵消作用时,就应该考虑选用较小的外水压力或围岩压力。

由于温度的变化、混凝土收缩和膨胀所产生的温度应力以及灌浆压力等荷载,比较难以确定,而单纯依靠增加结构尺寸常常不足以消除其不利作用,或者不够合理。因此,对于这类荷载,一般不应只按计算结果决定衬砌尺寸。设计时可根据需要与可能,作必要的计算或分析,然后采取必要的施工措施和构造措施,以防止或减少其不利影响。

第6.2.3条 围岩松动压力的概念,是以研究水工隧洞的衬砌为主,把围岩当成荷载,施加到衬砌上。对这一意见,目前是有争议的,但在某些具体条件下,围岩松动压力是确实存在的,设计中不能不考虑它。由于岩体的强度、岩层的产状、裂隙的组合、风化程度、地下水的有无、隧洞断面形状和尺寸的大小、采用的施工方法、支护或衬砌方式及其时间的及时程度等,都影响着围岩压力的大小和分布。因此,这是一个错综复杂的问题。过去在进行隧洞的衬砌设计时,不管各类围岩的具体情况如何,均按普氏压力拱理论计算围岩压力,在实践中证明是不合适的。“1966年部颁暂行规范”舍弃了这一计算理论,提出按“山岩压力系数”确定围岩压力的方法。这较前是有了改进,但所采用的山岩压力系数,并非实测成果,因而没有克服普氏压力拱理论的根本弱点。

由于岩体工程地质、水文地质等条件错综复杂,显然不宜用一个简单的理论公式予以概括。因此,确定围岩松动压力时,必须全面分析,综合考虑。从分析隧洞的具体条件出发,采用工程类比,用经验估算方法,还是比较现实可行的,建议在分析上述因素的基础上,参照本规范附录一围岩分类,根据不同的类别采用不同方法估算围岩松动压力。

第6.2.6条 外水荷载是水工隧洞的基本荷载之一。对无压隧洞,可采用排水的方法消除外水压力;对有压隧洞,外水荷载对内水荷载有着抵消的作用,它对隧洞设计有着很重要的意义。对外水荷载的特性、计算原理和方法,尚缺乏足够的认识,如何进行计算和处理,看法也不一致。“66部颁暂行规范”中,将外水荷载按作用于衬砌外边缘的边界力考虑,取值原则是将地下水位线以下至隧洞底板以上的水柱高乘以0.25~1.0之间的折减系数。折减系数变化较大,取值问题难以掌握,故根据工程资料和实践经验将其系数划分为5级,列入附录,可参考选用。

对于水荷载的概念及其作用下隧洞衬砌应力计算方法,通过多次讨论和广泛的征求意见,认为这一问题从概念、理论和计算方法与过去的折减系数法,都有很大的改进,兹将该法列入本说明,有条件的话,可以按此法进行衬砌应力计算。 一、地下水位及渗透系数的确定

地下水位线应根据观测资料、水文地质条件、工程布置,并考虑施工阶段及投入运行后可能引起的水位变化,分别定出:

(1)隧洞开挖前的地下水柱高H0(开挖前地下水位线减隧洞中心高程);

(2)隧洞开挖后衬砌前的地下水柱高H1(开挖后衬砌前的地下水位线减隧洞中心高程); (3)隧洞衬砌及蓄水后地下水柱高H2(衬砌及蓄水后地下水位线减去隧洞底部高程)。 二、水荷载及其作用下的应力计算

地下水位确定后,应根据衬砌及围岩的渗透特性计算渗流场Hs,外水荷载由以下两部分作用力构成。 1.渗流体积力

2.浮力

fx=0 fy=

式中

——水的容重;

(6-2-6-1) (6-2-6-2)

y——垂直轴,向上为正。 3.渗透系数的选择

围岩的渗透系数可按单位吸水率作近似换算或根据围岩地下水情况分析确定。衬砌混凝土的渗透系数,可根据有关规定确定,并应考虑到施工缺陷及可能出现的裂缝因素等。

各类围岩的单位吸水率可根据压水试验,当无压水试验资料时,可参照表6-2-6选用。

表6-2-6 单位吸水率表 围岩类别 吸水率 L/(min·m·m) Ⅰ <0.01 Ⅱ 0.05~0.01 Ⅲ 0.1~0.05 Ⅳ、Ⅴ >0.1 4.渗流场作用下的衬砌应力

式中 ——半径为r处的衬砌环向应力;

——衬砌与围岩间的接触应力;

t=r2/r1,r1、r2为衬砌内、外半径; E、

、ER、

R——衬砌与围岩的弹性常数;

HL——衬砌外缘的剩余水头; K、KR——衬砌与围岩的渗透系数。 5.浮力作用下的衬砌应力计算

(6-2-6-3) (6-2-6-4)

(6-2-6-5)

(6-2-6-6)

(6-2-6-7)

(6-2-6-8)

式中

——衬砌计算点和隧洞圆心连线与垂线的夹角。 6.当衬砌与围岩分离时衬砌内的环向应力

(6-2-6-9)

7.衬砌的轴向力N及弯矩M计算

(6-2-6-10)

(6-2-6-11)

式中

——衬砌内、外缘环向应力。在内侧产生拉应力的弯矩为正。

第6.2.9条 关于地震的影响,由于隧洞衬砌被围岩包围,故与地面结构相比,一般受地震的影响较小。1976年7月28日我国唐山、丰南地区发生7.8级强烈地震,震源深度16~20km,震中烈度11度,唐山市地面建筑全部荡平,开栾煤矿地区工程遭到严重破坏。震后对煤矿井巷工程进行调查,完好率在百分之六十以上,特别是混凝土棚架和喷锚支护,完好率达95%~100%。破坏的支护,绝大部分是由于地质条件复杂,支护在震前已有不同程度的损坏或年久失修,震后破坏加剧,有的系震后遭水淹。

日本是多地震国家,据《日本山岭隧道技术规范及解释》称,日本隧道受到重大震害的实例还没有。日本过去震坏的隧道几乎都是洞门或洞口附近发生变形、崩坏,其原因是因地震造成洞口附近滑坡,岩石崩塌等而产生偏压。

根据上述资料,并结合我国过去规范的规定,隧洞洞身衬砌可不考虑地震影响。但隧洞进出口段及其洞脸应考虑地震影响。

第三节 衬砌计算

第6.3.1~6.3.3条 30多年来,我国建成了大量的混凝土,钢筋混凝土衬砌的水工隧洞。这些工程,绝大部分一直运行正常。本规范仍然作为一种衬砌类型予以推荐。隧洞衬砌的应力计算,是确定衬砌断面尺寸的重要依据之一,由于隧洞衬砌是埋在岩体中的结构物,它在受力变形过程中与围岩相互约束地工作,这种共同作用,使衬砌结构计算复杂化,虽进行大量的计算,也不一定能够得出完全切合实际的结果。衬砌的计算也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。根据实践经验,提出本条建议。 我国传统采用的计算原理是将衬砌与围岩相互分开,以研究衬砌本身为主,适当考虑围岩作用的方法。此方法作为一种简化计算还是可行的,以往设计中主要采用这一原理。从力学分析观点上来看,比较明确,且容易理解,在多年应用过程中形成了一套比较完整的体系,许多书籍上都有所介绍。我们依据1964年水利电力部研究班定稿规范中所附该理论的衬砌应力计算公式和系数,进行了推导演算校核,更正了其中的一些错误,列入本规范附录,建议使用。

若将衬砌与围岩当作一个整体来研究,这是以研究围岩为主的方法。本规范中建议按具体情况运用有限元方法进行计算。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,而这些构造面又必须加以重视,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,成为水工隧洞应力分析的有用工具。因此本条规定在隧洞尺寸较大,地质条件复杂的情况下,可采用有限元法计算。有限元法的计算成果正确与否,取决于原始参数,计算模型及计算机程序,然而,由于岩体性态的复杂、多变,使原始参数及计算模型难以精确确定。目前国内还没有一套较完善的通用程序和实践经验,故本规范未能列入详细的程序。

第四节 衬砌的分缝

第6.4.1条 本条规定与“66部颁暂行规范”第49条相同。

第6.4.2条 据调查反映,接缝段的长度有向加长的趋势发展,有人提出20~50m,他们认为缝少,便于施工,缝多处理不良,会形成人为裂缝,影响工程质量。但多数工程实践的情况是当采用不大于200号混凝土衬砌时,分段长度采用6~12m合适。当采用高标号混凝土衬砌时,分段长度即使小于6m,衬砌开裂情况也很严重。故分段的长度,应结合围岩情况,具体工程条件、施工能力等研究决定。本条推荐6~12m的常用分段长度,但希望在工程实践中不断总结归纳,提出更合适的规定。 第6.4.3条 本条规定与“66部颁暂行规范”有48条有关规定相同。

第6.4.4条 对于纵向施工缝,要求必须设置在衬砌拉力较小的部位,缝面必须严格处理,以保证衬砌结构的整体性。

隧洞衬砌的混凝土浇筑,一般情况下,应先浇筑底板,边墙再浇筑顶拱。但有时为了施工安全,采用先顶拱后边墙、底拱的施工方法,这就应对反缝处理作专门设计,加强缝面的结合,在反缝缝面设置止水片,容易造成死角,混凝土浇筑不满,造成漏水通道。

目前对反缝还没有理想的处理方法,缝面都是衬砌结构的软弱面,应尽量避免。 第6.4.5条 本条规定与“66部颁暂行规范”第51条相同。

第七章 不衬砌与喷锚隧洞

第一节 不衬砌隧洞


水工隧洞设计规范(试行SD134-84)修订说明 - 图文(4).doc 将本文的Word文档下载到电脑 下载失败或者文档不完整,请联系客服人员解决!

下一篇:砚山工业园区承接产业加工区标准化厂房六期建设项目脚手架施工方

相关阅读
本类排行
× 注册会员免费下载(下载后可以自由复制和排版)

马上注册会员

注:下载文档有可能“只有目录或者内容不全”等情况,请下载之前注意辨别,如果您已付费且无法下载或内容有问题,请联系我们协助你处理。
微信: QQ: