（2）有压隧洞多数采用圆形断面，围岩弹性抗力系数愈大对隧洞结构愈有利。圆形断
面的钻爆开挖和衬砌施工都不及城门洞形方便。
（3）有压隧洞的工作闸门室尽可能设置在洞内，能充分利用围岩支承门铰推力，门后 不宜立即变坡或扩散。工作门和检修门一般分设在隧洞两端，操作管理有所不便。
（4）为了避免因高速水流在出口附近产生负压，即使出口闸门也往往在出口前逐渐 降低洞顶或缩少断面做成渐变段。这类渐变段的形状尺寸应进行水工模型试验研究确定。
（二）无压隧洞
无压泄洪洞不需设置深孔高压闸门，其水力条件与开敞式溢洪道近，故不少工程利用 导流隧洞改作泄洪时都采用无压隧洞型式。布置无压隧洞时要考虑：
（1）无压隧洞在平面上应尽可能保持为直线，必须转弯时应尽可能采用较大的曲率 半径并进行水工模型试验，避免转弯处产生不利的水力现象发生空蚀破坏。
（2）为了减少出口单宽流量而设扩散段时，扩散角要小于 7 度。扩散段不宜设置在
反弧段处。
（3）若隧洞出口处位于下游水位以下，为便于检修维护，宜在出口设置检修闸门并 安排抽水设施。
经综合比较选定泄洪洞为有压隧洞，而且由于地质条件较好、岩体比较完整，故本设 计中采用竖井式进水口。 3.1.2 进口段的组成部分
进口段的组成部分包括：进水喇叭口、闸门室、通气孔、拦污栅、平压管以及渐变段 等。
（1）进水喇叭口
隧洞的进水口常采用顶板和边墙顺水流方向三面收缩的平底矩形断面，其体形应符合
孔口泄流的形态，避免产生不利的负压和空蚀破坏，同时应尽量减少局部水头损失，以提 高泄流能力。
喇叭口的顶板和边墙常采用椭圆曲线，其方程为
x 2 a
2
y 2 b
2
? 1
式中： a 、椭圆的长半轴,对于顶板曲线略等于闸门处的孔口高度
H、对于边墙曲线约等于闸门处的孔口宽度 B.
b 、椭圆的短半轴,对于顶板曲线,可以用 H/3，对于边墙曲线约为(1/3～1/5)B。
对于重要工程，为保证喇叭口具有良好的体形，进口曲线应通过水式模型试验确定。
对于有压隧洞的进水口，常采用长轴为水平的 14椭圆曲线。 （2）通气孔
深水进口段的水流常因流速增加使压力突然降低，因而发生气蚀和振动，造成事故， 可在工作闸门后设通气孔，和大气相连通，以便补救。通气孔的作用是：①工作闸门在各 级开度情况下承担补气任务，补气可以降低门后负压，稳定流态，避免建筑物发生振动和
空蚀，减小作用在闸门上的下拖力和附加水压力；②检修时，在下放检修门之后放空洞内 水流过程中用以补气；③检修完成后，需要向检修闸门和工作闸门之间充水，以便平压开 启检修闸门，此时，通气孔用以补气。所以，通气孔在隧洞的正常泄放空和充水过程中， 承担补气和排气任务，对改善流态、避免运行事故起着重要的作用。
通气孔的进口必须与闸门启闭机室分开，以免在充气、排气时，由于风速很大，影响 工作人员的安全。通气孔断面多为圆形，从洞身直通到水面以上。
泄水隧洞工作闸门和事故闸门后通气孔的通气量可按下式计算：
Q? 0.09V Aa
a
w
式中： Q? —通气孔的通气量， ms ；
3
V—闸门全开时过流断面平均流速， ms；
w
a
A
—闸门后泄水孔断面面积,
m 。
2
算出所需空气流量后，就可用下式计算通气管的断面积，进而可以算出通气孔的直径：
A ?a
Q
? ?
4 A d ? ?
；
式中 ? ? —通气管中空气的流速，40—s 45 m
A—通气管的断面积， m。
2
本设计中 ，进口宽 2.8 m ， 高 2.8 m , 设计流量取为 10 ms 3。 过水面积为
2.8 2.8? ? 7.84m ，
V
2
? 10 ?1.28
7.84
m ，得 s
3
Q? 0.09 1.28 7.84 ? 0.90 ms，V? 取 40 ms，
a
0.90
A ? 40 ?
0.02m
4 0.02 ? 。故可用直径 19 厘米的钢管 3 ，设通气管直径为 d , d ? ?0.17m
w
作为通气管。
（3）拦污栅
泄水隧洞一般不设拦污栅，当需要拦截水库中的较大沉浮物时，可在进口设置固定的 栅梁或粗拦污栅。本设计不设拦污栅。
（4）渐变段
泄洪洞的进口段采取矩形断面，以便布置进口曲线和隧洞。而隧洞本身则采取圆形断
面，故在进口段与隧洞本身之间插入一个渐变段，以便水流平顺过渡，防止负压和空蚀。 渐变段可采用矩形四个角加圆弧的办法逐渐过渡，当工作闸门布置在出口时，出口断面也 需做成矩形，因此在出口段同样需要设置渐变段。
渐变段施工复杂，所以不宜太长。但为了使水流平顺，也不宜太短，一般采用洞身直
径的 1.5—2.0 倍，边壁的收缩率控制在 1：5—1：8 之间,收缩角不超过 10 度，以 6 度— 8 度为宜。本设计中进口渐变段的长度取为 8m.出口渐变段的长度设为 5.5 m，边壁的收缩 率取为 1：6。
（5）闸门
闸门分为工作闸门、事故闸门和检修闸门。
检修闸门是供修理隧洞和工作闸门是阻断水流而设置的。深水进口的检修闸门，一般
都用深水的平板闸门，由重大的起重机来操作。为了减轻检修闸门的启门力，应当在检修
闸门和工作闸门之间设置与水库连通的平压管。开启检修闸门之前先在两道闸门中间充
水，这样就可以在静水中启吊检修闸门。平压管直径根据规定的时间决定，控制阀门可布
置在廊道内。
工作闸门是控制隧洞水流的重要闸门，设在检修闸门的下游。在深水进口中，采用深
水的平板闸门或弧形闸门，以及高压滑移闸门。如泄量较小，则工作闸门宜采用锥形阀，
这样不但容易控制流量，且能完成消能作用。如果泄量较大，则宜采用弧形闸门或平面闸
门，以降低造价。
为了启闭检修闸门和工作闸门起见，应根据当地情况设置工作台和启闭机械。启闭机
械设置的方法有多种形式：有的用进水塔，直立于水库中，用工作桥和岸连接，靠设在塔
上的起重机来操纵；有的设斜塔，把进水塔放于陡崖上；有的用竖井，从山顶直达隧洞，
起重机械就设在竖井顶部；有的在水位以下设置廊道，启闭机械就设在廊道里边。
本次设计，检修闸门设计成平板闸门,设在进口处，闸门由固定卷扬式启闭机启闭；
工作闸门设计成弧形闸门，设在出口处，闸门由卷扬式启闭机启闭。进口段采用矩形结构， 断面采取 2.8m×2.8m（宽×\?0X）,底坡是水平的，长度以能布置闸门为度，取为 5m。
3.2 泄洪洞的洞身段
3.2.1 洞身断面形式及尺寸
水工压力隧洞从水力学条件分析，相同的过水断面，以圆形隧洞周长最小、水力半径 最大、过流能力最强；从力学条件分析，压力隧洞的主要荷载是均匀内水压力，圆形结构 较其他结构受力均匀，无角点应立集中，适应变形的能力最强。因此水工隧洞一般采用圆 形断面，只在局部洞段不利于施工或地质条件很差的情况下才做成其他断面形状。故本设 计选取的是圆形断面。
洞身断面尺寸根据运用要求、泄流量、作用水头及纵剖面布置，通过水力计算确定， 有时还要进行水工模型试验验证。有压隧洞水力计算的主要任务是核算泄流能力及沿程压 坡线。
在确定隧洞断面尺寸时，还应考虑到洞内施工和检查维修等方面的需要，圆形断面的 内径不小于 1.8m,非圆形隧洞的断面不小于 1.5m×1.8m。
初步拟定隧洞横断面尺寸可用下列公式估算: 设计流量取为
10 m3 ,下游水位定为
s
3 52m，故作用水头为 H=69-52=17m。
3 ?对于有压隧洞: D ? 7 5.2Qmax 7 5.2 10 ? 2.265 H m 。
17
前面求得进水口流速为 1.79 ms，取洞身流速 V 为 2.5 ms，则洞身断面面积为
? Q 10 ?4 4 ? 。 , ? ? ? m， d A ? ? ? ? 4 2.26m V
4.0 2.5
2
2
4 A
再参照相关工程类比，综合考虑之后，取洞身断面直径为 2.4m。有压隧洞泄流能力按
管流计算：Q ? ??2gH 。式中：? 为考虑隧洞沿程阻力和局部阻力的流量系数，取为 0.9；
? 为 隧 洞 出 口 断 面 面 积 ， m； H
2为 作 用 水 头 ， m 。 代 入 数 据 进 行 计
3 算 得 ：
2
? 4
74.28 Q ? 0.9 2.4 ? ? 2 9.8 17 ?求。
3.2.2 洞身衬砌
m
3 。大于设计流量 s
10 ms，洞身过流能力满足要
一、衬砌的功用
为了保证泄洪洞安全有效地运行，通常需要对隧洞进行衬砌。衬砌的功用是： （1） 限制围岩变形，保证围岩稳定； （2） 承受围岩压力、内水压力等荷载； （3） 防止洞身渗漏；
（4） 保护岩石免受水流、空气、温度、干湿变化等的冲蚀破坏作用； （5） 减少表面糙率。
当岩石坚硬稳定，裂缝少，而水头和流量也较小时，洞身可以不进行衬砌，此时只将 隧洞周边岩石修平即可。无衬砌隧洞虽然节省衬砌工程量，但是由于糙率大，水头损失大， 如与有衬砌的隧洞相比，通过相同流量时需要增加断面面积。因此是否要采用无衬砌方式， 除考虑地质条件外，还需要进行技术经济比较。
二、衬砌的形式
我国水利水电工程建设上采用的衬砌形式有以下几种：
（1）无衬砌的隧洞：如果无压隧洞宽度小于 6 米，在岩体里的埋深度超过洞宽的 3 倍，岩石坚固或有压隧洞直径小于 6 米，水头不到 40 米，而埋深度超过水头的 1.5 倍，
同时岩体有良好的整体性，石质坚硬，不易风化，透水性微弱，则坑道周缘可以不加衬砌。 需要时可对接触水流的湿周用水泥砂浆抹平，以改善水流条件。在水头超过 30 米或洞径 超过 6 米的隧洞，在经过论证后，也可以采用不加衬砌的方案。在无衬砌的隧洞中，如局 部围岩有掉块的可能时，则可用锚钎来补强。
（2）洞顶拱衬砌：这种衬砌只在隧洞顶部建筑混凝土的圆拱作为承重结构，其余坑
道表面只用水泥砂浆抹面。在石质坚硬、节埋间距超过 15 百米的岩体中开凿的无压隧洞，