水工隧洞的构造要点

知识点：水工隧洞构造

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1.衬砌的分缝和止水

在混凝土及钢筋混凝土衬砌中，一般设有施工工作缝和永久性的横向变形缝。

设置变形缝的目的是为了防止不均匀沉陷。其位置应设在由于荷载大小、断面尺寸和地质条件等因素发生变化而容易产生不均匀沉陷的部位。例如洞身与进口、渐变段等接头处以及断层、破碎带的变化处，均需设置变形缝。在断层、破碎带处，山岩压力较大，应增加衬砌厚度并配置钢筋。缝面不需凿毛，缝内贴沥青毡并做好止水，其构造如图4-10所示。

围岩地质条件比较均一的洞身段，只设置施工缝。施工缝有纵向与横向两种。横向施工缝间距应根据混凝土的浇筑能力和温度收缩可能对衬砌产生的影响等因素分析确定，一般可用6～12m。底拱和边、顶拱和缝面不得错开。无压隧洞的横向施工缝，一般不设止水，混凝土也不凿毛，分布钢筋可不穿过横向施工缝。对有压隧洞和有防渗要求的无压隧洞，横向缝应根据具体情况采取必要的接缝处理措施。

图4-10衬砌变形缝

1—断层破碎带 2—变形缝 3—沥青油毡 4—止水片

纵向工作缝的位置及数目则应根据结构形式及施工条件决定，一般应设在内力较小的部分。无论是无压洞还是有压洞，其纵向施工缝均须凿毛处理，还可设一些插筋以加强其整体性，必要时还可设置止水片（图4-11）。

图4-11 工作缝构造

2.隧洞灌浆与排水

（1）灌浆

隧洞灌浆有回填灌浆和固结灌浆两种。

回填灌浆的目的是为了将衬砌与围岩之间的空隙充填密实，改善衬砌结构的传力条件，以便衬砌与围岩共同承受荷载。回填灌浆的范围、孔距、排距、灌浆压力及浆液浓度等，应根据衬砌的结构形式、隧洞的工作条件及施工方法等分析确定。对于混凝土和钢筋混凝土衬砌，回填灌浆一般在顶拱中心角90°~120°范围内进行，孔距和排距一般为 2~6m，灌浆压力 200~500kPa。通过预埋管进行灌浆，灌浆时应加强观测，防止衬砌产生不容许的变形。

固结灌浆的目的是为了提高围岩的强度和整体性，得到可靠的弹性抗力，以改善衬砌结构的受力条件，并减少渗漏。固结灌浆孔的布置和灌浆压力，应根据地质条件、水头大小以及对围岩加固和防渗的要求而定。一般排距2～4m，孔深可取0.5 倍的隧洞直径（或洞宽）。灌浆压力为1.0~2.0倍的内水压力。

（2）排水

设置排水的目的是为了降低作用在衬砌上的外水压力。

对于无压隧洞衬砌，当地下水位高时，外水压力可能成为衬砌的主要荷载，为此，可在洞内水面线以上通过衬砌设置排水孔，将地下水直接引入洞内（图4-12）。排水孔的间距、排距和孔深，一般为2～4m。

图4-12 无压隧洞排水

有压隧洞是否需要采取排水措施，可根据外水压力是否控制衬砌的承载能力来考虑。必须时,宜研究设置排水措施。设置排水设施时，应避免内水外渗，恶化围岩和衬砌的受力条件，加大水量损失等。有压隧洞的排水方式，可在衬砌底部设置纵向排水暗管（图4-13），将渗水排向下游。纵向排水暗管由无沙混凝土管或多孔缸瓦管做成。为了改善排水效果，可沿洞轴线每隔6~8m设一道环向排水。环向排水可用砾石铺筑而成，将搜集的渗水汇人纵向排水管。

当围岩中软弱面充填物有被水溶解和带走的危险，影响围岩稳定时，则不宜设置排水设施。这时可用固结灌浆加强围岩的方法来减轻外来水压力对衬砌的不利影响。

图4-13 有压隧洞排水

1—隧洞；2—环向排水；3—纵向排水；4—卵石

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