水工隧洞设计规范DLT_5195-2004

对应的旧标准:SD134-1984目次前言1范围2规范性引用文件3总则4主要术语5基本资料6隧洞布置7断面形状及尺寸8水力设计9结构设计基本原则10不衬砌与锚喷隧洞11混凝土和钢筋混凝土衬砌12预应力混凝土衬砌13高压钢筋混凝土衬砌岔洞14封堵体设计15灌浆、防渗和排水16观测、运行和维修附录A（规范性附录）围岩工程地质分类附录B（规范性附录）材料附录C（资料性附录）水工隧洞水头损失计算附录D（规范性附录）高流速防蚀设计问题附录E（规范性附录）水工隧洞结构安全级别附录F（资料性附录）锚喷支护类型及其参数附录G（规范性附录）圆形有压隧洞衬砌计算附录H（资料性附录）外水压力折减系数附录I（规范性附录）圆形无压隧洞及非圆形隧洞衬砌计算附录J（资料性附录）混凝土衬砌裂缝及其防止措施条文说明前言根据原电力工业部《关于下达1996年制定、修订电力行业标准计划项目（第一批）的通知》（技综［1996］40号文）的指示精神，在原规范（SD134—1984）的基础上，结合我国新建水工隧洞的实践经验，并吸收了当前国外的先进技术而修订为本标准。本次修订中修改和增加的主要内容有：（1）遵照GB50199规定的原则和方法增加了相应的条款。（2）规范采用开裂设计和限裂设计两种设计方法，取消了不允许出现裂缝的计算方法；限裂验算采用我国经验计算方法。（3）除圆形有压隧洞外，其他断面取消了原规范中的计算公式，采用以边值数值解法及有限元法进行计算。（4）扩大了标准的适用范围，增加了抽水蓄能电站隧洞、预应力混凝土衬砌、高压混凝土衬砌岔洞及封堵体设计的有关规定，并补充了锚喷、喷钢纤维混凝土的内容。（5）引用了GB50287的围岩分类。本标准的修订工作，是在水电水利规划设计总院领导下，由成都勘测设计研究院主编，北京勘测设计研究院、中国水利水电科学研究院及清华大学水利系、武汉大学土木建筑学院承担了部分专题科研工作。本标准实施后代替SD134—1984。本标准的附录A、附录B、附录D、附录E、附录G、附录I为规范性附录。本标准的附录C、附录F、附录H、附录J为资料性附录。本标准由中国电力企业联合会提出。本标准由水电规划设计标准化技术委员会归口，并负责解释。本标准起草单位：成都勘测设计研究院。本标准主要起草人：郝元麟、段乐斋、郝志先、朱尔容、谷兆祺、张有天、陈子海、李振中、杨强、陈平、姚福海、侯建国。水工隧洞设计规范1范围本标准规定了新建和改建的水电水利工程的水工隧洞设计。本标准适用于大、中型工程开挖于岩体中的1、2、3级水工隧洞的各设计阶段。2规范性引用文件下列文件中的条款，通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB5223预应力混凝土用钢丝GB50086锚杆喷射混凝土支护技术规范GB50199水利水电工程结构可靠度设计统一标准GB50287水利水电工程地质勘察规范DL/T5013水利水电工程钢闸门设计规范DL/T5057水工混凝土结构设计规范DL/T5058水电站调压室设计规范DL5073水工建筑物抗震设计规范DL5077水工建筑物荷载设计规范DL/T5099水工建筑物地下开挖工程施工技术规范DL5108混凝土重力坝设计规范DL/T5141水电站压力钢管设计规范DL/T5148水工建筑物水泥灌浆施工技术规范DL/T5166溢洪道设计规范DL5180水电枢纽工程等级划分及设计安全标准SD303水电站进水口设计规范SL212水工预应力锚固设计规范3总则3.0.1为规范水工隧洞设计，贯彻国家的有关政策，按照GB50199的规定，使水工隧洞设计符合安全适用、技术先进和经济合理，特制定本标准。3.0.2水工隧洞设计中应充分利用围岩的自稳能力、承载能力和抗渗能力。3.0.3根据水工隧洞的运用要求、围岩的工程地质、水文地质、开挖方法和围岩的稳定条件等，合理选用加固措施。特殊不利地形、地质条件洞段、新型结构，应通过验算、现场试验确定技术方案。3.0.4对围岩应进行稳定分析，一般工程可根据地质条件采用经验类比法和块体平衡法，重要工程宜采用有限元法。3.0.5本标准遵照GB50199的设计原则，以分项系数极限状态设计表达式，进行隧洞支护计算。水工隧洞支护的极限状态可分为承载能力极限状态和正常使用极限状态两类，设计时应根据其要求，分别进行计算和验算。3.0.6水工隧洞的抗震设计应符合DL5073的要求。3.0.7隧洞施工方案应根据隧洞沿线工程地质和水文地质条件、隧洞的长度、断面形状和尺寸，通过技术经济比较确定。采用掘进机时，隧洞的洞线布置、断面形状、纵坡和转弯半径等应与掘进机性能相适应。采用钻爆法时，应采用光面爆破。对光面爆破的质量要求，应符合DL/T5099的有关规定。4主要术语下列术语和定义适用于本标准。4.0.1水工隧洞hydraulictunnel水利水电工程中设置于岩（土）体中的，用于输水、发电、灌溉、泄洪、导流、放空、排沙等且具有封闭断面的通道。4.0.2有压隧洞pressuretunnel洞内充满水流、洞壁周边承受水压力作用的水工隧洞。4.0.3无压隧洞free-flowtunnel洞内水流具有自由水面的水工隧洞。4.0.4支护support采用结构或构件及其材料对围岩进行加固的工程措施。4.0.5锚喷支护bolt-shotcrefesupport采用锚杆、喷射混凝土加固岩体的工程措施。4.0.6临时支护temporarysupport为保证施工安全临时设置的支护。4.0.7永久支护permanentsupport用于永久性作用的支护。4.0.8初期支护initialsupport洞室开挖后立即施作的支护。4.0.9二次支护secondarysupport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。4.0.10随机锚杆randombolt为防止岩体塌落或滑动，在局部围岩中布设的锚杆。4.0.11系统锚杆systembolt根据岩体稳定要求，在整个开挖面上按一定的间排距，有规律布置的锚杆。4.0.12超前锚杆pre-bolt在开挖洞室的掌子面处，为下一掘进段的稳定在围岩中预先设置的锚杆。4.0.13衬砌lining在地下工程中，为了加固围岩，采用混凝土、钢筋混凝土等材料进行支护的工程措施。4.0.14收敛变形convergentdeformation地下洞室周边两测点间实测位移值与两测点间的距离之比。4.0.15高压隧洞highprossuretunnel洞内压力水头不小于100m的隧洞。4.0.16高流速隧洞highwatervelocitcytunnel洞内流速大于20m/s的隧洞。5基本资料5.0.1水工隧洞设计需根据枢纽布置、水工隧洞的用途，收集动能经济指标、水文、气象、地形、工程地质、水文地质、地震烈度、生态环境、施工条件和建筑材料等方面的资料。基本资料由有关专业根据各个设计阶段的要求，按有关标准提供。设计人员应进行综合分析，合理选用。5.0.2隧洞沿线的地质勘察工作，根据地质条件的复杂程度、隧洞的级别和不同的设计阶段，按有关标准执行。对于1级的高压隧洞及高压混凝土岔洞，应在现场选有代表性的地段，进行有关的试验工作。5.0.3地质资料是水工隧洞设计的重要依据之一，也是施工、运行的重要资料，在开挖前的几个设计阶段，要逐步地详细掌握隧洞地区的基本地质情况：1隧洞沿线的围岩特性和地质构造。2沿洞线的水文地质情况。3洞口洞脸边坡的稳定情况。4影响施工安全的地质现象（如岩溶、有害气体及放射性等）。5影响生态环境的地质情况（如坟墓、垃圾堆积物等）。6地应力、地震及岩爆情况。7高地温情况。5.0.4在开挖后，根据实际情况，及时进行地质编录，核对和收集地质资料，核对和修改设计，并为施工进行地质预报。对地质条件复杂的洞段，可视需要在施工中采用导洞、超前钻孔等手段探明情况，为修改设计、指导施工提供依据。5.0.5对围岩进行评价和初选加固方案时，可按附录A的围岩工程地质分类沿线逐段进行，施工中应根据揭示的实际情况对其修正。对于大跨度（直径）隧洞的围岩分类，除采用附录A的分类外，尚可采用其他有关国家标准综合评价。对于国际合作、国际招标的工程，还可采用国际通用的围岩分类对比使用。5.0.6支护设计中应用的材料技术指标，应按附录B的规定采用。6隧洞布置6.1一般规定6.1.1水工隧洞的线路，应根据隧洞的用途及其特点（如发电、引水、泄洪、灌溉及导流等），综合考虑地形、地质、覆盖厚度、生态环境、水土保持、枢纽总布置、水力学、施工、运行、沿线建筑物等各种因素，通过可能方案的技术经济比较选定。6.2洞线选择6.2.1在满足枢纽总布置要求的前提下，洞线宜选在地质构造简单、岩体完整稳定、水文地质条件有利和施工、交通方便的地区。洞线与岩层层面、主要构造断裂面及软弱带的走向应有较大的夹角，其夹角不宜小于30°；对于层间结合疏松的高倾角薄岩层，其夹角不宜小于45°。若夹角小于上列规定者，必须采取工程措施。位于高地应力地区的隧洞，应考虑地应力对围岩稳定性的影响，宜使洞线与最大水平地应力方向一致，或尽量减小其夹角。6.2.2当隧洞埋深不大，接近地表时，可研究采用明渠或管道引水方案，或者考虑将洞线移至岩体深处，宜通过技术经济比较选定。6.2.3洞顶以上和岸边一侧岩体的最小覆盖厚度，应根据地形、地质条件、岩体的抗抬能力、抗渗透特性、洞内水压力和支护型式等因素分析确定。1有压隧洞的进出口段、无压隧洞及其进出口洞段，如能够采取合理的施工程序和工程措施，可保证施工期及运行期的安全，对岩体最小覆盖厚度不做具体的规定。2对于有压隧洞，洞身部位岩体最小覆盖厚度，按洞内静水压力小于洞顶以上岩体重力的要求确定。可按下式计算：（6.2.3）图6.2.3压力隧洞围岩覆盖厚度式中：CRM——岩体最小覆盖厚度（不包括全、强风化厚度），m；hS——洞内静水压力水头，m；W——水的重度，N/m3；R——岩体重度，N/m3；α——河谷岸边边坡倾角（°），α＞60°时取α=60°；F——经验系数，一般取1.30～1.50。3对高压隧洞围岩渗透水力梯度尚应满足渗透稳定的要求。4对高压岔洞除满足上述2、3款规定外，尚应满足洞内静水压力小于围岩最小地应力要求。5上述规定不能满足时，应采取工程措施。6.2.4当隧洞的过流量较大，且工程地质条件不利于开挖大断面隧洞时，可研究采用两条或多条隧洞的布置方案。方案的选择应根据各种可能方案的水力和岩体应力条件、首部和尾部建筑物布置、施工和运行条件、分期投入运行的可能性、工程造价和工期等因素，综合分析确定。6.2.5相邻隧洞之间的岩体厚度，应根据布置的需要、地形地质条件、围岩的应力和变形情况、隧洞的断面形状和尺寸、施工方法和运行条件（一洞有水、邻洞无水）等因素，综合分析确定，不宜小于2倍开挖洞径（或洞宽）。确因布置需要，经论证岩体厚度可适当减少，但不应小于1倍开挖洞径（或洞宽）。应保证运行期不发生渗透失稳和水力劈裂。6.2.6洞线穿过坝基、坝肩或其他建筑物的地基时，建筑物的基础与隧洞之间应有足够的厚度，满足结构和防渗的要求。6.2.7洞线遇有沟谷时，可根据地形、地质、水文和施工条件，进行绕沟和跨沟方案的技术经济比较。当采用跨沟方案时，应合理选择跨沟的方式、跨沟的位置，对跨沟建筑物与隧洞的连接部位及其沟谷岸边山坡的稳定情况等，应加强工程措施，并注意沟谷中的洪水和泥石流对跨沟建筑物的影响。6.2.8高流速无压隧洞洞线在平面上应布置为直线，低流速无压隧洞若采用曲线布置时，弯曲半径不宜小于5倍的洞径（洞宽），转角不宜大于60°。在弯道的首尾应设置直线段。其长度不宜小于5倍的洞径（洞宽）。有压隧洞可适当降低要求。采用掘进机及有轨运输出渣的隧洞，其弯曲半径和转角，尚应满足掘进机和有轨运输的要求。6.2.9设置竖曲线时，对高流速隧洞，其型式和半径宜通过试验决定。对低流速无压隧洞的竖曲线半径，不宜小于5倍的洞径（洞