第7.1.1条 水工隧洞的主要承载结构是围岩，只要围岩在内、外水压力长期作用下能保持稳定，就可考虑采用不衬砌形式。而影响围岩稳定的因素较多，如：洞轴线与地质构造面、围岩地应力场的相互关系、断面型式和尺寸大小、内外水压力的大小、施工方法等，所以用一两个围岩的物理力学指标和隧洞工作参数，作为衬砌和不衬砌的界限是难以办到的。为此，只能提供采用不衬砌设计的一些原则，供设计时遵循。行之有效的还是工作类比法，再结合工程具体条件进行稳定分析和经济分析。
不衬砌隧洞可大大缩减投资，缩短工期，提前发挥工程效益，故用于导流隧洞、低流速的放空隧洞，有明显的经济效益。设计中应优先考虑采用的可能性。
第7.1.2条 进出口地表位于河床侵蚀面以上，由于风化，水流侵蚀，一般都有软弱结构面，地质条件一般都较差，所以进出口洞段应有衬砌保护。衬护的长度应根据工程地形地质条件、断面型式和尺寸、内水压力的大小、隧洞的埋藏深度等因素综合分析确定。一般情况下不小于开挖直径(洞高)，且不宜小于6m。
第7.1.3条 光面爆破的主要优点是：隧洞断面开挖造型好，岩石平整，起伏差小，对围岩扰动轻微，岩面上不产生明显的延伸较长的爆破裂隙。许多工程的实测资料表明：光面爆破所引起的围岩松动圈的深度，仅为普通爆破法的1/2～1/3。对雏护围岩的稳定性和原有的围岩强度等具有显著的作用，为锚喷衬砌创造了有利条件。同时，光面爆破可以减少洞壁的起伏差，大大降低锚喷衬砌的糙率系数，即减少水头损失。故建议锚喷衬砌的水工隧洞必须采用光面爆破(掘进机开挖除外)。
近些年来，我国一些隧洞的开挖，采用了光面爆破技术，给工程带来了很大效益。察尔森水库输水隧洞，洞壁的起伏差为15cm左右，太平哨水电站的引水隧洞，洞壁的起伏差为17.7cm左右。如表7-1-3工程实例所示，故条文中所提标准是能够达到的。
第7.1.4条 根据工程实践，隧洞底板浇筑混凝土抹平可减少糙率并利于检修。
第7.1.5条 不衬砌发电隧洞，在长期的运行中，局部的掉块还是难免的。为了使掉块不致进入水轮机，保证电站的安全运行，应适当设置一些集石坑。渔子溪一级、西洱河一级和流溪河水电站等都证明，集石坑的设置起了一定的作用。
第7.1.6条 不衬砌隧洞的设计理论还不成熟，工程类比的方法比较实用。静力分析计算，宜采用有限元方法，因为有限元方法对场力作用下的不连续边界应力和变形能求得精确解答。但由于计算参数还不能准确反映围岩的特性，其计算成果不能作为决定是否衬砌的唯一依据，只供分析时参考。
表7-1-3 光面爆破效果工程实例表
工程名称 八一林 引滦入津 冯家山 古楼铺 #龙羊峡4进厂洞 岗 南 故 县 西洱河一级 太平哨 青泉寺 残留孔率(%) 台车50～80 手风钻60～85 平均80 80以上 50 20～30 40～50 50～80 66.5 30 20 20 松动圈范围(cm) 20～40 只有影响 70 10 60 50 50 40～70 30～40 200～240 160～220 80 平均径向超挖(cm) 25～30 18～22 8.8～11.8 5～10 17.3 ＜15 25 28 23～43 17.7 10 10 10 关于围岩的应力状态，一般不宜出现拉应力。但实际上围岩岩体是有一定的抗拉能力的，即使有—定的拉应力，可能会使围岩裂缝扩展到一定的范围，也不致就产生严重危害，这有待于对原理进行应力计算和观测，积累资料来验证。目前如将容许的抗拉强度指标纳入规范，还缺乏可靠的依据。
第二节 喷锚衬砌
第7.2.1条 喷锚可以适时施作，及时保护、加固围岩，以充分发挥围岩的承载能力。喷锚近期发展较快，我国有不少水工隧洞也采用了这种型式，效果很好，经济效益显著，根据调查意见，作为一种衬砌型式列入本规范。
我国已建水工隧洞的应用情况，列于表7-2-1供考虑。
水工隧洞特点之一是承受内、外水压力。对于喷锚衬砌隧洞，内、外水压力主要靠围岩承担。渔子溪一级、湖南镇、西洱河一级和察尔森水库四个工程的喷锚衬砌隧洞，水压试验结果证明，当围岩的变形模量Er≥10×104kg/cm2时，围岩所能承担的内水压力，为全部内水压力的80%以上，故喷锚衬砌的承载能力主要取决于围岩的好坏。从承载能力的角度出发，根据工程实践和试验成果，决定对水工隧洞的喷锚衬砌，仅在Ⅲ类(包括Ⅲ类)以上的围岩条件下应用。
第7.2.3条 关于喷锚衬砌的允许流速问题，提出以下工程实例，供参考：我国已建喷锚衬砌隧洞中的流速一般为3m/s；南芬尾矿坝的泄洪洞和星星哨水库泄洪洞，洞内最大流速为7m/s，经过10年运行，未发现破坏；丰满电站2#泄水洞，在闸后121m的不衬砌段中，沿断层处采用了喷锚加固，洞径为10.2m，洞内流速为13.5m/s，进水口采用水下岩塞爆破开通后，经短期过水，未见破坏；国外墨西哥奇科森水电站两条导流隧洞，使用喷混凝土衬砌，估计洞内流速为12m/s，运行两年后，其中一条底部出现少量的局部冲蚀，其它情况均好；苏联莫斯考夫(B·M·OCКOB)建议，当采用喷混凝土做平整衬砌时，其厚度不能小于5cm，不平整度不能大于15cm，流速不能超过10m/s。喷锚衬砌的允许流速，目前国内资料较少；根据以上资料分析，由于喷锚衬砌较薄，其表面比较粗糙，同时考虑到高速水流问题，故建议其允许流速，不宜大于8m/s。
表7-2-1 喷锚衬砌的水工隧洞应用情况统计表 序号 工程名称 用途 地质情况 工作水头(m) 洞内流速(m/s) 喷锚衬砌厚度 (cm) 15～20 35 10～12 20～34 3.0 19.5 2.62 3～4 7～25 共两条隧洞，大1979 部分不衬，喷锚面积占28% 1977 10～15 15～20 已竣工尚 发电、泄洪共用未运行 一洞 运行 年份 备 注 1 四川省 花岗闪长岩及发电 25～60 ＜2.5 渔子溪一级 闪长岩 石英云 母片岩 1972 隧洞较长。且采用多种衬砌型式 云 2 南省 发电 西洱河一级 3 12～55 3.8 1979 吉林省 发电与碎屑凝灰岩 察尔森水库 泄洪 辽宁省 回龙山 辽宁省 太平哨 黑龙江省 镜泊湖 结晶灰岩 安山角砾岩 4 发电 1971 5 黑云母混合片发电 麻岩 6 尾水 闪长岩花岗班30～40 岩 吉林省 7 丰满2号泄泄洪 水洞 8 吉林省 星星哨 泄洪 变质砾岩 37～61.5 13.5 1980 花岗班岩 16 5～7 15 1973 泥质、炭质、辽宁省 钙质页岩、夹有9 南芬尾矿坝泄洪 石英岩的泥灰泄洪 石 10 陕西省 大理岩，钙质板泄洪 冯家山水库 岩，泥质片岩 5～10 1966 2～3 10～20 5～20 1977 11 广西下桥 导流发黑色中簿层石16～35 电 灰岩 1977 12 安徽省 丰乐水库 广东省 谭 岭 福建省 龙 亭 发电 凝灰岩 30 13 导流发微风化花岗岩 23～58 电 3.0 1.4 14 发电 流纹班岩 钢丝网喷浆 15 浙江省 凝灰岩花岗班发电 百丈漈二级 岩 浙江省 里石门 喷浆 16 发电 凝灰岩 喷浆 第7.2.4条 喷锚加固围岩能够承受内水压力的大小，取决于喷层开裂时的内水压力值。参照表7-2-4所列几个工程水压试验时的内水压力，并按薄壁圆筒原理所推公式计算结果，二者基本一致。因此，建议喷锚加固围岩能够承受的内水压力，可按弹性介质中的薄壁圆筒公式估算。
表7-2-4 试验实测开裂压力与计算开裂压力表 工 程 名 称 实测开裂压力值(kg/cm) 2计算开裂压力值(kg/cm) 2渔子溪一级 6.0 5.75 湖南镇 8.9 8.43 察尔森 3.0 3.5 喷锚衬砌在水工隧洞中运用的经验不够多，设计理论也不够成熟，目前只能根据围岩类别、工程等级、隧洞的型状、尺寸和运用要求等，按工程类比法确定设计参数，对于承受内水压力较高，且直径较大的水工隧洞，可借助于试验的手段决定衬砌的类型和参数。对于处在复杂地质条件下的非圆形隧洞，可按有限元法估算。
第7.2.5条 为了得到光滑表面的喷混凝土和较高强度的喷层，混凝土的骨料应当有一定的保护厚度，参照钢筋混凝土的有关规定，提出最小厚度为5cm。
喷混凝土衬砌较薄是一个优点，喷混凝土衬砌薄了，其柔性大，适应变形能力强，衬砌与围岩紧密结
合成一整体共同承载，可充分发挥围岩的潜力。若从围岩状态看，需要很大的承载力时，采用加厚喷层。当喷层超过20cm厚时，多数是不经济的。一般将考虑采用混凝土或钢筋混凝土衬砌型式，故喷混凝土衬砌最大厚度不宜超过20cm。
第7.2.6条 关于喷混凝土设计力学指标的选择，目前我国尚无统一的规定。为了保证重量，视工程的重要性，选用不同的规定。此外，尚与施工工艺水平有着密切的关系。兹将我国各部门的规定及某些水电工程实例的喷混凝土强度指标，列入表7-2-6-1、表7-2-6-2以供参考。
表7-2-6-1 各部门所规定的喷混凝土强度指标
部门或工程单位 冶金部建筑研究院 吉林省水利勘测设计院 水电部东北勘测设计院“喷混凝土衬砌施工技术要求” 年份 1976.5 1977 工程类别 一般工程 坚井、洞室 一般工程 竖井、铁路隧道、 输 水 道 一般工程 重要工程 一般工程 抗压强度2(kg/cm) 150～200 ＞200 ＞200 180～250 ＞150 ＞200 ＞150 ＞200 ＞200 抗拉强度2(kg/cm) 10 国家建委“技术规范”(讨1975.7 论稿) 煤矿井巷工程“设计规范”1976.1 (讨论稿) 冶金部“暂行规程”
1974.12 10 表7-2-6-2 水电工程实例喷混凝土强度指标
工程名称 回龙山水电站 镜泊湖水电站 渔子溪一级水电姑 察尔森水库 三门峡水库 冯家山水库 抗压强度2(kg/cm) 181 207 116 134 277 224 抗拉强度2(kg/cm) 15.6 21.7 10.4 17 17.2 水泥标号 #试验单位 矿渣400 水电一局 黑龙江省建设公司 水电六局 吉林省水库工程局 工程力学所 喷混凝土具有一定的抗渗能力。如湖南镇水压试验，在喷混凝土层施作前后，分别测定了毛洞(洞壁涂有沥青防渗层)和喷混凝土的渗水量。在8kg/cm2的内水压力作用下，毛洞的渗水量为11.24L/(s·km2)，而喷混凝土衬砌的渗水量只有3.3(s·km2)，比毛洞减少了70%左右。但由于喷层薄而不均匀，水力梯度过大，大面积喷射，施工质量受人为因素的影响，难以控制，有时密实度很不均一。故喷混凝土的抗渗效果，难以满足设计要求。由于防渗不佳造成喷混凝土衬砌隧洞破坏的实例还是有教训的，如澳大利亚雪山工程的某隧洞，有三处塌方，塌方量达2523m3，造成塌方的主要原因是由于内水外渗，使地质条件恶化，改变围岩力学性质，降低了围岩的承载能力。特别应该提出的，在Ⅲ类围岩中，节理裂隙往往比Ⅰ、Ⅱ类围岩发育，抗渗能力较低。在这种情况下，洞线应选在外水压高于内水压力的地区，对Ⅲ类围岩又提出了覆盖厚度的要求，用以防止内水外渗，恶化围岩，损失流量。
根据水工隧洞的工作特性，结合我国当前的施工水平，参照上列资料和有关混凝土衬砌的规定，提出本条要求。
第7.2.7～7.2.8条 大量工程实例证明，局部松动岩块，或局部的软弱岩体，往往是围岩的薄弱环节，对围岩稳定影响极大，围岩失稳多由这些部位发生破坏引起。因此，对于整体坚硬完整，但有局部松动块的围岩，宜采用锚杆加固；对于局部软弱的岩体(如断层、节理密集带等)，除加锚杆外，还可布设钢筋网，必要时还可进行固结灌浆加固。
第7.2.10条 在不良岩体中，锚杆主要起整体加固围岩的作用，以控制围岩的变形，减小松动区的半径和围岩压力。锚杆长度的选用应以大于松动区的厚度，并留有一定安全度为原则。在坚硬整体状围岩中，锚杆主要是加固不稳定块体的结构面，起悬吊作用和抗剪断作用。因此，要求锚杆尽量穿过结构面，尤其是可能失稳的结构面。
对于软弱围岩，及时支护可以限制围岩中有害变形的发展，控制塑性区的开展深度，减小提供围岩稳定所需要的支护抗力。镜泊湖在第三纪岩层中试验结果表明，由于支护及时，可以控制围岩的变形量小于自由状态下围岩变形量的50%。据此，以最大塑性区开展深度的50%(即c=0.5)作为控制的塑性开展深度，计算围岩稳定所需抗力，认为是可行的。
在有些围岩中，过早支护会使支护承受较大的变形压力，支护过迟又会使围岩丧失稳定，造成围岩塌落，形成松散压力。为此，需要寻求合理的支护时间，以使支护抗力最小。合理的支护时间，往往通过洞体开挖后，变形的量测确定。故在本条中提出了施工监测的要求。
对于组合式衬砌中的内层衬砌，它是水工隧洞中的主要承载结构，应根据第六章的有关规定设计。由临时支护的作用，已控制了围岩的稳定，一般情况下内衬砌的计算，可不再考虑山岩压力的影响。 第7.2.11条 实践经验，反缝是漏水的主要通道，设计中应对反缝的处理提出具体要求。
第7.2.12条 喷混凝土衬砌是喷层与围岩结合成整体，共同承载的一种衬砌型式。进、出口部位靠近地表，一般都有不同程度的风化，裂隙发育，地质条件较差，或有地表水、地下水作用，所以进、出口的围岩完整性差，防渗能力较低。另外喷层的厚度一般只有模浇衬砌的三分之一左右，其承载与抗渗能力都较小。为防止喷层开裂，内水外渗导致进、出口山体的失稳破坏，造成对邻近建筑物的不良影响，故隧洞进、出口部位应采用混凝土或钢筋混凝土衬砌，其衬砌长度应视地形、地质条件确定，一般应等于开挖直径(或高度)。
第八章 灌浆、防渗和排水
第一节 灌 浆
第8.1.1条 对于承受内水压力的衬砌与围岩之间的缝隙，必须灌浆回填密实，才能发挥围岩的承载作用，改善衬砌的受力条件。当围岩稳定衬砌不承受内水压力时，可不作回填灌浆。
第8.1.2条 本条规定与“66年部颁暂行规范”第57条基本相同，只是补充了两点内容：1)回填灌浆范围确定在顶拱90°～120°，这是根据工程实践提出的，其余周边接缝灌浆在固结灌浆里同时进行；2)灌浆孔应深入围岩5cm，这是为了钻透衬砌，确保回填灌浆质量。
第8.1.3条 回填灌浆形成的水泥结石，必须满足设计提出的质量要求。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，并将产生较大的变形，使衬砌破坏。故水泥结石的弹性模量必须大于围岩的弹性模量，才能起到传递抗力的作用。这就要求选取一些浇筑段作灌浆试验，来确定灌浆压力和浆液浓度等，并钻取水泥结石岩芯，作弹性模量试验，有关灌浆试验及质量检查，按有关规范执行。
第8.1.4条 有些已建成隧洞的围岩只是部分作固结灌浆，说明固结灌浆应该根据实际条件分析其必要性。当遇到隧洞围岩单位吸水率 ＜0.01L/(min·m·m)，吃浆量很微小，或裂隙充填泥质，根本不吃浆，或者通过岩溶地区，吃浆量特大等情况，这就要求根据具体地质条件分段研究，来确定固结灌浆的洞段，对通过岩溶地区的洞段应另作专门处理。
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，特别当围岩裂隙较发育的洞段进行固结灌浆对围岩稳定，保证隧洞安全运行，延长隧洞使用年限起着显著作用。
国内外采用高压灌浆获得了较好的效果，为了避免高压灌浆使围岩、山体产生抬动，隧洞衬砌发生变形破坏，在灌浆过程中要加强观测工作。
隧洞灌浆工程是隧洞设计重要内容之一，关系到隧洞的安全运行和使用年限，灌浆质量必须满足设计要求，灌浆质量检查按有关规范执行。
第8.1.5条 目前广泛应用于灌浆工程的材料是普通硅酸盐水泥。为了防止地下水的侵蚀，使用火山