可用这种形式的衬砌。在开挖坑道时应按设计的拱圈断面放足尺寸，仅拱座处应保留 5 厘
米厚的石层，再用手工凿去，以便拱座植基于平整岩基之上。
（3）圈门形衬砌：圈门形衬砌的顶部为一圆拱，两侧为直墙，洞底为直梁，适用于 坚固系数大于 3 的岩体中开凿的隧洞。由于圈门形隧洞施工便利，故我国建筑无压隧洞时 常采取这种形式的衬砌。
（4）马蹄形衬砌：这种衬砌适用于破碎软弱的岩体。这种衬砌由上部高壁拱和底部
仰拱所组成。由于它各部分都弯向围岩，故有利于抵抗顶部的山岩压力、两侧的水平山岩
压力和底部的地基反力。但这种衬砌在建筑时需要用曲率到处变化的弧形模板，施工比较 复杂。
（5）圆形衬砌：圆形衬砌适用于有压隧洞，一般是用钢筋混凝土建筑。计算拉应力
不超过混凝土抗拉强度时，可用素混凝土来建筑；水头较大时，则采用钢筋混凝土来建筑。
在坚硬的岩体里开凿的圆形隧洞，如使用近年来发展的靠研磨岩体的成为圆形坑道的
隧洞掘进机来施工，就可免以使用传统的爆破的方法。
对于本设计，泄洪洞是一有压隧洞，故采用圆形衬砌，偏于安全用钢筋混凝土建筑， 衬砌混凝土设计标号 200#，混凝土保护层厚度查表后取 30mm,衬砌混凝土配筋为Ⅰ级，采 用φ14@250mm 型号钢筋。
三、衬砌的类型
（1）平整衬砌：亦称为护面或抹平衬砌。衬砌不承受作用力，只起减少隧洞表面糙 率，防止渗漏和保护岩石不受风化的作用。适用于围岩条件较好，能自行稳定，且水头、 流速较低的情况。根据隧洞的开挖情况，平整衬砌可采用混凝土、浆砌石或喷混凝土。
（2）单层衬砌：由混凝土、钢筋混凝土或浆砌石等做成。单层衬砌，尤其是钢筋混
凝土、混凝土衬砌应用最广，适用于中等地质条件、断面较大、水头及流速较高的情况。
根据工程经验，混凝土及钢筋混凝土的厚度，一般均为洞径或洞宽的 1/8—1/12，且不小 于 25cm，由衬砌计算最终确定。
（3）组合式衬砌：有内层为钢板、钢筋网喷浆，外层为混凝土或钢筋混凝土；有顶 拱混凝土，边墙和底板为浆砌石；有顶拱、边墙喷锚后再进行混凝土或钢筋混凝土衬砌等 形式。
在软弱破碎的岩体中开挖隧洞时，因其自稳能力差，容易发生塌方，先用喷锚支护，
再做混凝土或钢筋混凝土衬砌是一种很好的组合形式。
选择洞身衬砌类型，应根据隧洞的任务、地质条件、断面尺寸、受力状态、施工条件
等因素，通过综合分析比较后确定。
在有压圆形隧洞中，一般以采取混凝土、钢筋混凝土单层衬砌最为普遍。当内水压力
较大、围岩条件较差、钢筋混凝土衬砌不能满足要求或不经济时，可采用内层为钢板的组
合式双层衬砌。
无压泄洪隧洞，一般流量较大，流速出较高，常采用城门洞形断面、整体钢筋混凝土
衬砌。近年来有些工程采用了喷混凝土或加钢筋网与混凝土或钢筋混凝土的组合式衬砌，
保证了工程的安全施工和顺利建成。
当围岩坚硬、完整、裂隙少、稳定性好且不易风化时，对于流速低、流量较小的引水
发电隧洞或导流隧洞，可以不加衬砌。不衬砌的有压隧洞，其内水压力应小于地应力的最
小主应力，以保证围岩稳定。不衬砌隧洞的糙率大，泄放同样流量要加大开挖断面。因此，
是否采用不衬砌隧洞，应该经过技术经济比较之后确定。
本工程中，泄洪隧洞为一有压隧洞，故拟采取钢筋混凝土双层衬砌的这一普遍应用的 形式。
四、衬砌分缝
混凝土及钢筋混凝土衬砌是分段浇筑的，为了防止混凝土干缩和温度应力而产生裂 缝，在相邻分段间设有伸缩缝，沿洞线的浇筑分段长度应根据浇筑能力和温度收缩等因素 决定，一般可采取 6—12cm。对有压隧洞和有防渗要求的无压隧洞，需要在缝中设止水。 纵向施工缝应设在拉、剪应力较小的部位。对于圆形隧洞，常设在中心铅直线夹角 45 度 处。纵向施工缝需要凿毛处理，有时增设插筋以加强整体性，缝内可设键槽，必要时设止
水。
隧洞穿过断层破碎带或软弱带，衬砌需要加厚。当破碎带较宽，为防止因不均匀沉降 而开裂，在衬砌厚度突变处，应设沉降缝。此外，在进口闸门室与渐变段、渐变段与洞身 交接处以及衬砌的型式、厚度改变，可能产生相对位移的部位，也需要设置环向沉降缝。
沉降缝的缝面不凿毛，分布钢筋也不穿过，但缝内应填 1—2cm 厚的沥青油毡或其他填料。
对有压隧洞及有防渗要求的无压隧洞，还应在缝内设止水。
五、灌浆
隧洞灌浆分为回填灌浆和固结灌浆两种。回填灌浆是为了充填衬砌与围岩之间的空
隙，使之结合紧密，共同受力，以发挥围岩的弹性抗力作用，并养活渗漏。浇筑顶拱时，
可预留灌浆管，待衬砌完成后，通过预埋管进行灌浆。回填灌浆范围，一般在顶拱中心角
90 度到 120 度以内，孔距和排距为 2—6m,灌浆孔应深入转围岩 5cm 以上，灌浆压力应使 混凝土衬砌厚度和配筋情况确定，对混凝土衬砌可采用 0.2 到 0.3Mpa,对钢筋混凝土衬砌 可采用 0.3 到 0.5Mpa。固结灌浆目的在于加固围岩，提高围岩的整体性，减少围岩压力， 保证围岩的弹性抗力，减小渗漏。对围岩是否需要进行固结灌浆，应通过技术经济比较确 定。固结灌浆均匀分布于隧洞断面周围，固结灌浆孔的排距宜采用 2—4m，每排不宜少于 6 孔，对称布置，相邻断面错开排列；灌浆深度应根据对围岩的加固和防渗要求而定，可 取 0.5 倍隧洞直径（或洞宽）；灌浆压力可采用 1.0—2.0 倍内水压力。对于高水头的有压 隧洞，固结灌浆压力不宜小于 1.5 倍内水压力,并应小于围岩最小主应力。固结灌浆应在 回填灌浆 7—14 天之后进行。灌浆时应加强观测，以防洞壁发生变形破坏。回填灌浆孔和
固结灌浆孔常分排间隔排列。
3.3 泄洪洞的出口段及消能设施
有压隧洞的出口,大多设有工作闸门,布置启闭机室,闸门前设有渐变段,将洞身从圆
形断面渐变为闸门处的矩形孔口，出口之后即为消能设施。出口断面设为 2. 8m×2.38m
（宽×\?0X），出口底部高程设为 52.5m。出口渐变段长 5.5m.为避免出现负压，通常将出口 断面适当收缩，如沿程边界无显著变化，出口收缩比可采用 0.85—0.9；断面变化较多， 水流条件较差时，可减小为 0.8—0.85。本设计采用的出口收缩比为 0.85。
泄水隧洞大多采用挑流消能，其次是底流消能。泄水隧洞出口的消能方式和岸边溢洪 道相似，只是隧洞出口宽度小，单宽流量大，能量集中，故常在出口后设置扩散段，以扩 散水流，减小单宽流量。消能方式有：
（1）挑流消能：当出口高程高于或接近下游水位时，且地形、地质条件允许时，采 用扩散式挑流消能比较经济合理，国内外泄洪、排少隧洞广泛采用这种消能方式。挑流消 能也可采用收缩式窄缝式挑坎，特别适用于岸坡陡峻、河谷狭窄的情况。
（2）底流消能：当出口高程接近于下游水位时，也可采用扩散后的底流水跃消能。 水流由隧洞出口经水平扩散段，再经曲线扩散段、斜坡段继续横向扩散后进入消力池。由
于水流横向扩散，单宽流量减少，因而消力池的长度和深度也相应减少。底流水跃消能比
较充分、平稳，对下游水面的波动影响范围小。但这种消能方式一般是开挖量大，施工时
间较长，材料用量多，造价也高。
（3）洞中突扩消能：高水头水利枢纽中利用高程相对较低的导流隧洞改建为泄洪洞
后，泄洪时洞内流速很高。为了防止高速水流引起的空蚀及高速含沙水流的磨损破坏，可
在洞内采用突扩消能，在有压隧洞中分段造成出流突然扩散，与其周围水体之间形成大量 漩涡、掺混而消能。
（4）洞内旋流消能：在隧洞内设置造旋设施，使水流产生旋转，利用水流的离心力
增加过流壁面压强，以防止过流壁面空蚀破坏。按其消能方式可分为螺旋流沿程均匀消能
和螺旋流在消能室中集中消能；按消能工结构可分为旋流式竖井消能和水平螺旋流消能。
洞内旋流消能有利于高水头泄洪洞防止过水壁面空蚀破坏，有 利于洞中水流与下游衔接， 有利于泄流量变化时消除明满流过渡状态，有利于导流洞改建为泄洪洞。
本设计中，采取的是底流消能。
3.4 泄洪洞的衬砌计算
3.4.1 隧洞结构计算的两种方法
自人类开始建造隧洞，在很长一段时间内隧洞的设计主要依靠经验。至现在，建立在 实践基础上的围岩分类法或工程类比法仍然是隧洞设计的重要方法。随着科学技术的进步
和工程规模和数量的增大，在已积累经验的基础上，人们创立并不断改进隧洞的计算方法，
使实践经验逐渐上升到理论，以便更有效指导隧洞设计，使隧洞建设达到安全、经济的双 重目标。
迄今为止，隧洞计算仍然采用两种方法，一是结构力学法，二是弹性力学法。 （1）结构力学计算方法
把衬砌视为弹性地基上的杆系结构，假定围岩弹性抗力在某范围内按规律分布，以及 文克尔假定是结构力学方法计算隧洞的基本理论。结构力学法以衬砌为计算对象，围岩的 作用以弹性抗力的形式施加给衬砌。除均匀内水压力外，其它如围岩压力、衬砌自重、满
洞内水压力、外水压力等荷载作用下的衬砌内力计算采用结构力学方法。
（2）弹性力学计算方法
厚壁圆管弹性理论为圆形隧洞的弹性力学解奠定了重要的理论基础。并通过这一弹性
力学解可以根据岩体变形模量推求弹性抗力系数。弹性力学的特点是能够对作为隧洞主体
的围岩进行分析，能够严格按照衬砌与围岩共同工作条件进行分析而无须借助于弹性抗力
的概念。在围岩为Ⅰ、Ⅱ类，且洞径小于 6m 时，衬砌计算可只考虑内水压力，此时圆形
有压隧洞采用弹性力学方法进行衬砌结构计算。 3.4.2 作用于隧洞的主要荷载和计算方法
在进行水工隧洞衬砌计算之前，必须先要确定作用在隧洞衬砌上的荷载，并根据荷载
特性，按不同的工作情况分别计算衬砌中的内力。作用在水工隧洞衬砌上的主要荷载有：
围岩压力、衬砌自重、弹性抗力、内水压力、外水压力、灌浆压力、温度应力及地震力等。
（一）围岩压力
围岩压力是由于隧洞的初始应力因开挖而重新分布，使围岩产生变形，或使节理、裂 隙、夹层、断层等软弱面产生松动、滑移或坍落，受到衬砌阻抗而作用在衬砌上的力。
影响围岩压力大小的因素有很多，如围岩的地质条件和力学特性，洞室的断面形状、 尺寸及埋置深度，洞室的开挖方法，衬砌时间，衬护型式及刚度特性等。
围岩压力主要有铅直围岩压力和侧向围岩压力。一般岩体中，作用于衬砌上的主要是 铅直向下的围岩压力，侧向围岩压力只在松软破碎的岩层中才需要考虑。
目前，确定围岩压力有以下几种方法。 1）塌落拱法
此法是将围岩视为具有一定凝聚力的松散介质，洞室开挖后顶部岩块失去平衡形成一 个塌落拱，拱外岩石自行平衡，拱内岩石的重量就是作用于衬砌上部的围岩压力。
《水工隧洞设计规范》（SL134-84）提出，松散介质理论公式可用于按规范中围岩稳
定性五级分类中的不稳定和极不稳定围岩的围岩压力计算。该理论没有考虑隧洞的埋深、
围岩的地质结构以及与围岩压力相关的其它各因素，因而理论上是很不严密的，实践证明 也是很不准确的。
2）经验估算法
经验估算法是《水工隧洞设计规范》（SL279-2002）推荐的方法。
SL279—2002《水工隧洞设计规范》规定，水工隧洞围岩的分类按 GB50287—1999《水 利水电工程地质勘察规范》的规定执行。根据围岩的主要工程地质特性、地下水状态、岩