文字说明——隧洞

1、地质条件

根据工程枢纽布置，导流、输水隧洞均布置在右岸，导流洞进口位于坝轴线上游约140 m的河岸处，输水隧洞进口位于坝轴线上游约90 m的冲沟山腰处，隧洞出口接泄水道，通过下游消力池消力后排入河道。方向S3°E，导流洞进口底板高程865.00m，长度为83 m，输水隧洞进口底板高程876.00 m，长度为205 m。

两隧洞相距较近，地质条件相似。输水隧洞进口段为Ⅴ类围岩，极不稳定段，围岩成砂土、砂砾状，围岩类别Ⅴ类。进口地形坡度30～35°，埋深一般0～12 m，隧洞处于寒武系混合岩化片麻岩内，岩层全风化成砂土状、砂砾土状，十字镐可较容易挖进，毛洞自稳能力差，易产生较大规模变形破坏。岩层走向与洞轴线走向近于平行。开挖有地下水影响。

隧洞中间段为Ⅳ～Ⅴ类围岩不稳定～极不稳定段，埋深一般12～35 m，隧洞处于寒武系混合岩化片麻岩内，岩层多风化成块状、砂砾土状，岩体完整性较差，节理裂隙发育，毛洞有一定自稳能力差，开挖易形成掉块和局部坍塌。岩层走向与洞轴线走向近于平行°。开挖有地下水影响。

隧洞出口段为Ⅴ类围岩极不稳定段，出口地形坡度20～25°，埋深一般0～20 m，隧洞处于寒武系混合岩化片麻岩内，岩层全风化成砂土状、砂砾土状，十字镐可较容易挖进，毛洞自稳能力差，易产生较大规模变形破坏。开挖有地下水影响。

2、洞线布置

（1）导流隧洞

根据地形条件，结合枢纽布置和施工组织等因素，导流工程布置于河道右岸，洞线在平面布置上设一处转弯段，转角20°，转弯半径采用5倍洞宽，即7.5 m。导流工程分导流渠和无压隧洞两部分。导流渠直接自河道处开挖土槽，总长为10.0 m，喇叭口进水，喇叭口尺寸为6.50 m，边坡系数为1.0，底坡为平坡，开挖底板高程为865.00 m；导流隧洞进口底板高程为865.00 m，导流洞按5年一遇洪水设计，洪峰流量为2.223 m3/s，经水力计算，确定底坡i=1/1000，隧洞断面型式采用圆拱直墙型（城门洞型），衬砌后断面尺寸为B×H= 1.5 m×1.93 m（直墙高度1.5 m）。本次设计中，将导流洞与输水隧洞的部分的洞身合用，导流结束后，用于取水管的架设与运行。导流洞洞身段采用C20钢筋混凝土衬砌，衬砌厚度为30cm，导流结束后，洞身段全部采用C20素混凝土封堵，总长83.0 m。

（2）输水隧洞

输水隧洞布置于大坝右岸，洞线在平面布置同样设一处转弯段，转角20°，转弯半径采用5倍洞宽，即7.5m。输水隧洞底板高程为876.00 m，进口前采用M7.5浆砌石铺设一长9 m，宽2.1 m，底板厚度为30 cm的进水底板。隧洞进口段为平洞段，长3 m，斜洞段转角为30°，转弯半径采用采用5倍洞宽，即7.5m。斜洞洞长为26 m，与下部隧洞相交后，采用i=1/1000的底坡（该段长172.30 m），隧洞断面型式采用圆拱直墙型（城门洞型），衬砌后断面尺寸为B×H= 1.5 m×1.93 m（直墙高度1.5 m）。洞身段采用C20钢筋混凝土衬砌，衬砌厚度为30cm。输水隧洞与导流洞相交之间的斜洞及进口平洞洞身均采用C20素混凝土封堵，总长30 m。

（3）泄水道

泄水道布置于隧洞出口处，出口高程为8.74 m，泄水道长30 m，经水力计算，确定底宽1.5 m，边墙高1.0 m，顶宽0.4 m，底宽0.7 m，底坡i=0.83。消力池布置于下游河道岸边，底板高程为848.24m，经计算，确定池长8.0 m，边墙高2.5 m，喇叭口出水。泄水道与消力池均采用Ｍ7.5浆砌石支砌。

3、水力学计算

（1）导流洞过流能力计算

无压隧洞洞身段的过流能力，按明渠均匀流公式计算：

底坡i=1/1000，断面宽度b=1.5 m，满足无压净空面积界限（15%）以及净空高度不小于40cm的要求，水深=1.53 m。

式中：—过水断面面积（m2）；

；

—纵坡比，取0.001；

；

—湿周（m）；

—渠道糙率，取0.015。

经计算，＝3.06 m3/s >2.23 m3/s，满足过流要求。

（2）泄流能力复核

长短洞判别：判别公式：；

上游水深H=8.73-876.00 ＝ 22.73 m；

m，取＝272.76 m>L＝255.30 m，属短洞。

由于该段隧洞为短洞，泄流能力不受洞长的影响，进口水流为宽顶堰流，泄流能力按宽顶堰流公式计算：

式中：为淹没系数，当进口断面处的水深时，为淹没出流，与有关，可通过查《水力学计算手册》（武汉水利电力学院）P403页图6-1-8求取。当时，为自由出流，=1。

当 =0.75，即时， =1。取流量系数m=0.36、b=1.5 m、 =17.05 m，将以上数值代入上式可求当上游水位为8.73 m时隧洞的极限过流能力：

m3/s >2.23 m3/s，满足要求。

（3）泄水道水力计算

按明渠均匀流公式计算：

式中：—过水断面面积（m2）；

；

—纵坡比，取0.83；

—湿周（m）。

—渠道糙率，取0.025。

经计算，当 m3/s，相应渠道水深m，考虑施工及上下游建筑物衔接要求，边墙高度取1.0 m。

（4）消力池水力计算

采用底流水跃消能。

①自由水跃共轭水深；

式中：——收缩断面佛劳德数；

      ——收缩断面水深，m；

      ——收缩断面流速，m/s。

②水跃长度；消力池长度。

经计算，消力池长度取8.0 m，边墙高度为2.5 m。

4、取水管布置

取水管布置于输水隧洞洞内，管道轴线与洞轴线平行，钢管底部距底板60cm。取水管采用DN500无缝钢管，Q235-C，壁厚10 mm。取水管前段30 m的长度有C20素混凝土包裹，不设镇墩、支墩，只在封堵断面后设置一个规格为DN500的闸阀及伸缩节；此后管段至隧洞出口之间，设置支墩，间距为6.0 m；管道沿泄水道布置，上下游各设置一个镇墩，镇墩之间每隔6.0 m设置支墩。1#镇墩后设置一个伸缩节，2#镇墩设置于消力池处，并新建控制室，设置岔管，岔管采用“Y”型，分岔后为DN500和DN300两根，前者用于下游农田灌溉，后者用于城市供水。