水工隧洞设计规范DLT5195Word文件下载.docx
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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
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。
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。
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。
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.
6 水工隧洞的抗震设计应符合DL5073的要求。
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。
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.
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。
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。
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.
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。
15
高压隧洞 highprossuretunnel
洞内压力水头不小于100m的隧洞.
16
高流速隧洞 highwatervelocitcytunnel
洞内流速大于20m/s的隧洞。
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。
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。
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。
1 一般规定
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。
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；
γW
-—水的重度，N/m3；
γR
——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.
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。
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 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。
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（洞宽），低流速的有压隧洞可适当降低要求。
竖曲线之间的连接斜井布置应考虑采用的施工方法。
6.2.10 隧洞的纵坡，可根据运行要求及水力学条件，沿线建筑物的基础高程、上下游的衔接、施工和检修条件等确定。
沿程纵坡不宜变化过多，不宜设置反坡。
6.2.11 有压隧洞全线洞顶处的最小压力，在最不利的运行条件下，不宜小于0。
02MPa。
设计在明满流过渡条件下运行的隧洞不受此限制。
采用有压尾水隧洞时,应研究是否需要设置尾水调压室.
12 对采用钻爆法施工的长隧洞，应考虑设置施工支洞。
支洞的数目及长度，应根据沿线地形、地质条件、对外交通情况、隧洞的工程量、工期及出渣方便等要求,通过技术经济比较决定。
3 进出口布置
1 进出口的布置，宜根据应用要求、枢纽总布置、地形地质条件，使水流顺畅,进流均匀，出流平稳，有利于防淤、防冲和防污等。
6.3。
2 洞口宜选在地质构造简单,风化、覆盖层及卸荷带较浅的岸坡，应避开不良地质构造、山崩、危崖、滑坡及泥石流等地区。
3 洞脸宜避免开挖高边坡,若无法避免时，应分析边坡的稳定性，视需要采取边坡的加固和防水、排水措施。
4 在强地震区，宜采用岸塔式或竖井式进水口.
6.3.5 发电引水隧洞的进口布置应符合SD303的有关规定。
6 进流方式可采用开敞式和深水式。
1 开敞式进口，过水边界须圆滑平顺。
直立墙的弧线曲率半径不宜过小，扭曲墙的顺水向长度不宜小于闸前最大水深的2倍。
2 深式短管进口，工作闸门与检修闸门设在进口建筑物内。
工作闸门前压力段的长度不宜小于3倍的孔口高；
检修闸门入口段的长度控制在1。
0倍工作闸门孔口高以内。
工作闸门前压力段应为收缩型，段内压力分布要求达到沿程平顺递减，且要满足过水能力的要求。
3 深式长管进口，宜采用顶部和两侧三向收缩，且具有椭圆曲线的型式。
孔口高宽比宜取1。
5左右，侧墙椭圆曲线的短半轴应大于五分之一的孔口宽。
4 各种进流方式均应避免在进口前产生旋涡和回流。
7 抽水蓄能电站的洞口布置应适应水流双向流动的要求,并通过水工模型试验确定。
8 有压泄洪隧洞出口的体型设计，宜符合以下要求:
1 出口断面积宜收缩为洞身断面积的85％～90％.若沿程体型变化多，洞内水流条件差，收缩率宜采用80%～85％。
对于重要的隧洞工程，应进行水工模型试验验证。
2 出口渐变段的体型,宜根据水流条件、工作闸门型式和布置，以及启门方式决定。
3 出口洞段的底坡宜平缓，如需侧向扩散则宜平顺，并与下游良好衔接。
6.3.9 对有压隧洞排水补气、充水排气和无压隧洞水面线以上的通气及其他需要通气的洞段，应估算其需要的通气面积。
6.4 多用途隧洞
6.4。
1 选择隧洞布置方案时，可根据隧洞的应用条件，研究临时与永久相结合及一洞多用的可能性、合理性和经济性。
2 对于临时与永久相结合的隧洞，洞口位置、洞线、纵坡及支护型式等,除满足临时过水要求外，应能满足永久运行中的要求。
4.3 设计施工导流隧洞时,宜考虑将其全部或部分洞段利用作为永久隧洞，如泄洪洞、放空洞和发电尾水洞的可能性。
4.4 导流洞改建为永久泄洪隧洞时，应注意研究高流速泄洪隧洞的水力条件、防蚀抗磨问题。
5 若泄洪隧洞采用洞内消能（如孔板、漩流竖井消能等）时，必须通过试验论证。
7。
1。
1 水工隧洞按洞内有无自由水面分为有压隧洞和无压隧洞。
按流速大小分为低流速隧洞和高流速隧洞.有压隧洞按内水压力大小分为低压隧洞和高压隧洞。
对高压隧洞，须重视其防渗及抗水力劈裂问题.对高流速隧洞应考虑空蚀、磨蚀和冲击波等问题。
2 洞身的横断面形状和尺寸，应根据隧洞的用途、水力条件、工程地质及水文地质、地应力情况、围岩加固方式、施工方法（钻爆法、掘进机法）等因素，通过技术经济分析确定。
7.1。
3 高流速的泄洪隧洞，严禁出现明满流交替的流态。
低流速的泄洪隧洞，允许在校核洪水位时段出现明满流交替的流态。
导流隧洞，允许出现明满流交替的流态。
4 对于明满流过渡的隧洞，应加强工程措施.
2 横断面形状
2.1 有压隧洞宜采用圆形断面,若洞径和内、外水压力不大，也可采用更便于施工的其他断面形式。
无压隧洞宜采用圆拱直墙式断面，圆拱中心角90°
~180°
若地质条件差，或洞轴线与岩层夹角小于6。
2.1的规定者，宜选用圆形或马蹄形断面.
2 断面的高宽比，可根据地质、地应力及水力条件选用,一般取1。
5.若水平地应力大于垂直地应力，或遇有层间结合疏松的高倾角薄岩层时，宜采用高度小而宽度大的断面；
若垂直地应力大于水平地应力或遇有层间结合疏松的缓倾角薄岩层时，宜采用高度大而宽度小的断面。
7.2.3 对于较长的隧洞,在洞轴沿线可采用多种断面形状及对围岩的多种加固措施,但不宜变化频繁。
不同断面或不同加固型式之间应设置渐变段.渐变段的边界应采用平缓曲线.有压隧洞渐变段的圆锥角以采用6°
～10°
为宜,其长度不宜小于1。
5倍的洞径（宽），两渐变段之间的长度不宜过短。
高流速无压隧洞渐变段的体型,应通过试验选定。
7.3 横断面尺寸
3.1 水电站的引水隧洞、尾水隧洞和抽水蓄能电站输水隧洞的断面尺寸，应通过技术经济比较确定。
7.3。
2 泄洪隧洞的断面尺寸,应考虑隧洞在各种可能运行条件下都能够保证规定的过水能力。
3 导流隧洞的断面尺寸，应根据导流流量、进口高程、围堰高低、施工要求等，通过技术经济比较决定。
7.3.4 灌溉输水隧洞的断面尺寸，可根据隧洞的出口高程和灌溉的加大设计流量确定。
7.3.5 隧洞横断面的最小尺寸：
圆形断面的直径不宜小于2.0m；
非圆形断面的高度不宜小于2.0m，宽度不宜小于1。
8m。
6 在低流速的无压隧洞中,若通气条件良好，在恒定流情况下，洞内水面线以上的空间不宜小于隧洞断面积的15％,其高度不应小于0.4m；
在非恒定流情况下，计算中已考虑了涌波时，上述数据允许适当减小；
对长度大于1。
0km的隧洞、不衬砌和锚喷隧洞,上述数据可适当增加。
对有通航和过木要求的隧洞,过水断面尺寸和水面以上的空间、转弯半径和转角，应符合有关标准的规定。
7 高流速无压隧洞断面尺寸应通过试验决定，并应考虑掺气的影响,在掺气水面线以上的空间，宜取为横断面面积的15％～25%。
采用圆拱直墙断面，当水流有冲击波时应将涌波波峰限制在直墙范围内.
8.1 水力计算原则
8.1.1 发电、抽水蓄能及输水、泄洪等隧洞根据不同的功能，选用下列各自需要的内容进行计算。
水力计算的内容包括过流能力,上、下游水流衔接，水头损失，水力过渡过程，压坡线，水面线,掺气,充水等。
8。
2 水工隧洞水头损失分沿程损失和局部损失。
按下列要求分别进行计算。
1 沿程损失计算中选用的糙率系数n值,宜根据施工工艺水平、支护型式、运行后可能发生的变化等参照附录C选用.
2 局部水头损失计算中采用的系数,可参照附录C选用，必要时，可根据体型特征、隧洞的重要性结合试验确定。
抽水蓄能电站有发电与抽水两种工况,其进/出口及拦污栅处的局部水头损失，宜由模型试验确定。
1.3 水工隧洞的过流能力计算:
有压隧洞按管流情况计算；
无压隧洞按明渠流情况计算.
4 无压隧洞的水面线计算，在选定控制断面后，可按分段求和法或其他方法计算。
8.1.5 高流速、大流量、水流条件复杂的水工隧洞，应进行整体或局部的模型试验，验证其水力计算和布置的合理性。
8.2 高流速过水边界的防蚀设计
8.2.1 高流速隧洞，应根据模型试验选择各部位的体形。
所选体形的最低压力点的初生空化系数应小于该处的水流空化系数,否则必须修改体形，或采取其他工程措施降低初生空化系数。
空蚀可能性的判别方法见附录D。
2.2 对于易于发生空蚀的部位和区段,宜采用下列防蚀、抗蚀措施：
1 选择合适的体型，并尽量缩短高流速洞段的长度。
2 控制水流边壁表面的局部不平整度,其标准按附录D决定。
3 向水流中掺气，掺气设施的型式、尺寸和位置,可通过局部模型试验,或对比已建工程的原型观测资料决定.
4 采用抗蚀材料，常用的材料见附录D。
5 选用合理的运行方式。
2.3 对于多泥沙河流，在泄水建筑物的过水部位，应选用抗磨损能力较强的材料，常用的材料见附录D.
4 高速水流防蚀设计，除须符合本标准规定外，尚应满足DL/T5166的要求。
9.0。
1 结构设计应考虑下列三种设计状况：
1 持久状况。
2 短暂状况。
3 偶然状况.
三种设计状况均应按承载能力极限状态设计.对持久状况尚应进行正常使用极限状态设计；
对短暂状况可根据需要进行正常使用极限状态设计；
对偶然状况可不进行正常使用极限状态设计.
9.0.2 按承载能力极限状态设计时,应考虑下列两种作用（荷载）效应组合:
1 基本组合,由永久和可变作用效应组合.
2 偶然组合，由永久、可变加一种偶然作用效应组合.
3 按正常使用极限状态设计时，应考虑下列两种作用效应组合:
1 短期组合，可变作用的短期效应与永久作用效应的组合。
2 长期组合，可变作用的长期效应与永久作用效应的组合.
9。
0.4 永久作用（荷载）包括围岩松动压力、地应力、衬砌自重及预应力。
可变作用（荷载）包括上游正常水位情况下隧洞内部的静水压力、下游设计洪水位时的静水压力、动水压力（水击压力、脉动压力、渐变流时均压力）、灌浆压力、地下水压力。
偶然作用包括地震作用力、上游最高水位时静水压力、下游校核洪水位时的静水压力。
0.5 承载能力极限状态计算规定：
1 对基本组合，应采用下列极限状态表达式。
（9.0。
5–1）
γ0
——结构重要性系数，对应于结构安全级别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级的隧洞支护可分别取用1。
1、1。
0、0.9；
ψ
——设计状况系数，对应于持久状况、短暂状况、偶然状况，可分别取用1。
0、0。
95、0
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