[推荐]我国的水工隧洞建设(介绍)

水利水电技术
WATER RESOURCES AND
HYDROPOWER ENGINEERING
1999年 第30卷 第12期 Vol.30 No.12 1999


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我国的水工隧洞建设

董安建　　　刘世煌

【关键词】　水工隧洞　预应力混凝土衬砌　设计规范

　　水工隧洞是以输水为目的在地下开凿而成的建筑物。按其输水目的不同，水工隧洞可分为引水发电隧洞、灌溉供水隧洞、城镇工业及生活供水隧洞、泄洪隧洞、排沙隧洞、施工导流隧洞等。随着我国国民经济和科学技术的发展，特别是改革开放20多年来，水工隧洞建设取得了长足的进展。

1　水工隧洞建设速度明显加快
1.1　水工隧洞总长度明显增加
　　据不完全统计，1992年前我国兴建的水工隧洞总长度为313km，其中大于1km的隧洞65条，总长度为274.372km，而1997年统计长度大于1km的隧洞113条，总长608.31km，短短几年间水工隧洞的数量和总长度就增加了一倍。
1.2　城镇工业及生活供水隧洞数量和长度明显增加
　　随着改革开放，城镇工业迅速发展，城镇人口剧增，城镇生活用水和工业用水猛增，再加上近几年我国北方严重干旱和部分沿海城市海水倒灌，不得不兴建一系列本流域内和跨流域调水工程，如80年代初建成的引滦入津、引滦入唐工程，最近几年修建的引碧入连、引松入长、引额济克、引黄入晋工程等。这些工程往往都需要修建大量供水隧洞，仅最近几年兴建的城镇工业及生活供水隧洞就有242.7km，占隧洞总数的比例由原来的4.6%增至22%，相应引水发电隧洞所占比例由原来的81.6%减少到64.6%。
1.3　长隧洞数目明显增加
　　80年代前水工隧洞主要是引水发电隧洞，由于地形地质及技术水平和经济实力限制，长度超过10km的水工隧洞只有两条。而近年来兴建的大于10km的水工隧洞有11条，且总长度占整个水工隧洞的比例已由原来的9.88%提高到38.73%。80年代兴建的最长的水工隧洞为引大入秦的盘道岭隧洞，单洞长度15.728km，而现在修建的引黄入晋总干和南干最长的隧洞单洞长度分别为54.85km和43.339km，为盘道岭隧洞长度的3倍多。
1.4　水工隧洞在整个工程中的比重明显增加
　　一般水利和水电工程中，水工隧洞虽是一个重要组成部分，但在总工程投资中所占的比重往往不大于20%。近期兴建的引黄入晋南干线工程全长102.4km，其中隧洞98.471km，占总长的96.16%，其投资占工程总费用的82.79%；在待建的一些引水工程中，其隧洞投资所占的比重也呈加大趋势。

2　我国水工隧洞建设规模已达国际先进水平
　　我国已建的二滩水电站导流洞断面尺寸为17.5m×23m，断面面积W=402.6m2；正在建设的三峡工程地下厂房尾水洞尺寸为24m×36m,W=876m2，均达同类水工隧洞之最。正在建设的引黄入晋总干北干＃11洞，单洞长度54.85km；计划修建的辽宁西水东调工程单洞长度83.5km，接近芬兰佩杨奈隧洞；天荒坪抽水蓄能电站压力隧洞设计水头680m，刘家峡泄洪洞最大流速40～45m/s，均达到国际先进水平。

3　我国水工隧洞建设技术水平迅速提高，接近或达到国际先进水平
3.1　在设计理论上改变了原先仅把岩体视为荷载的传统观点
　　视岩体具体特性，提出了不同计算理论。对于较破碎的散粒结构，仍可把岩体作为荷载，在充分考虑自然坍落拱作用下，按结构力学方法计算衬砌结构；对于较完整的岩体，则把围岩和衬砌均视为承载结构，共同承载。
3.2　新奥法设计思想极大普及
　　围岩分类已成为人们正确认识岩体特性和指导设计的重要依据。围岩分类从单元素分类发展到多元素综合分类，从定性分析发展到半定量分类。合理开挖程序、及时支护已深入人心，喷锚柔性支护已成为相当主要的支护方式。加强施工监测，利用施工监测数据信息化设计已在水工隧洞设计中逐步推广。
3.3　数值计算方法已在水工隧洞设计中普及
　　线性、非线性、粘弹性、有限元、边界元、离散元，以及块体计算理论和计算技术日趋完善，水工隧洞利用计算机进行设计和绘图正逐步推广。
3.4　掘进机已在工程中逐步推广
　　掘进机施工是目前世界上隧洞掘进先进的施工方法，我国已先后在引大入秦、引滦入津、天生桥二级等工程中运用，现正在引黄入晋总干及南干工程中大力推广。目前，由于掘进机、盾构机施工造价高，一般适用于圆形断面长隧洞，施工组织和施工技术管理要求严格，因此，在我国水工隧洞的施工中应用尚不广泛。随着掘进机、盾构机技术的引进和吸收，其在水工隧洞建设方面的前景是乐观的。
3.5　预应力混凝土衬砌技术正在逐步推广
　　目前我国有压隧洞混凝土衬砌设计多采用限裂设计，即允许钢筋混凝土有不大于允许值的裂缝。当内水压力较高，内水外渗可引起围岩软化、山坡失稳或其他渗流破坏时，就需严格控制衬砌开裂。鉴于混凝土干缩和温度等影响，在正常状态下很难保证混凝土不出现裂缝，为此就需要预先给衬砌施加压