ICS27.140

P59

中國電力企業(yè)聯(lián)合會標準

T/CECXXXX-XXXX

抽水蓄能電站鋼筋混凝土襯砌水道

設(shè)計導(dǎo)則

DesignGuideforreinforcedconcretelinedchannel

ofthePumpedstoragepowerstation

征求意見稿

本稿完成日期：2020年3月10日

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實施

中國電力企業(yè)聯(lián)合會發(fā)布

1

2

抽水蓄能電站鋼筋混凝土襯砌水道設(shè)計導(dǎo)則

1總則

1.0.1為規(guī)范抽水蓄能電站鋼筋混凝土襯砌水道的設(shè)計原則和技術(shù)要求，制定本標準。

1.0.2本標準適用于抽水蓄能電站鋼筋混凝土襯砌水道的設(shè)計。

1.0.3高壓水道應(yīng)進行工程地質(zhì)和水文地質(zhì)的專門研究工作。

1.0.4高壓水道宜進行滲流場分析和詳細的圍巖滲透穩(wěn)定處理措施研究工作。

1.0.5水道充排水工作應(yīng)按《抽水蓄能電站輸水系統(tǒng)充排水技術(shù)規(guī)程》DL/T1770的要求實

施，應(yīng)制定詳細的水道充排水方案。

1.0.6抽水蓄能電站鋼筋混凝土襯砌水道設(shè)計，除應(yīng)符合本標準外，尚應(yīng)符合國家現(xiàn)行有關(guān)

標準的規(guī)定。

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2術(shù)語

2.1術(shù)語

2.1.1抽水蓄能電站pumpedstoragepowerstation

能向上水庫抽水蓄能的水電站，一般用于電網(wǎng)的調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)相及事故備用。

Hydropowerstationsthatcanpumpandstoreenergyfromupreservoir,generallyusedfor

peakloadregulation,frequencyregulation,phaseregulationandemergencyreserveofpowergrid.

2.1.2鋼筋混凝土襯砌水道reinforcedconcretelinedchannel

抽水蓄能電站輸水建筑物中采用鋼筋混凝土襯砌的水道。

Reinforcedconcretelinedchannelinwaterconveyancestructureofthepumpedstorage

powerstation.

2.1.3輸水方式waterconveyancemode

指輸水水道和機組的組合關(guān)系，有一洞一機和一洞多機等組合。

thecombinationrelationshipbetweenthewaterconveyancechannelandtheunit,includes

onetunnelwithoneunitandonetunnelwithmultipleunits.

2.1.4高壓水道highpressurechannel

洞內(nèi)靜水壓力水頭不小于200m的水道。

Waterchannelwithhydrostaticpressureheadnotlessthan200minthetunnel.

2.1.5最小覆蓋厚度minimumoverburden

按洞內(nèi)靜水壓力小于洞頂以上巖體重力的要求確定的隧洞在巖體中的埋設(shè)深度。

Thetunneldepthintherockmassdeterminedaccordingtotherequirementthatthe

hydrostaticpressureinthetunnelislessthanthegravityoftherockmassabovethetunneltop.

2.1.6最小地應(yīng)力準則minimumgeostresscriterion

隧洞圍巖最小地應(yīng)力應(yīng)大于該點洞內(nèi)靜水壓力并有一定安全裕度的規(guī)定。

Theminimumin-situstressofthesurroundingrockofthetunnelshallbegreaterthanthe

hydrostaticpressureinthetunnelandthereshallbeacertainsafetymargin.

2.1.7滲透穩(wěn)定準則seepagestabilitycriterion

圍巖透水性微弱，不產(chǎn)生較大滲漏，在滲透水流作用下，不產(chǎn)生溶出性侵蝕、沖蝕性侵

蝕等滲透破壞的規(guī)定。

Thepermeabilityofsurroundingrockisweak,andthereisnolargeleakage.Undertheaction

2

ofseepageflow,thereisnoseepagedamagesuchasdissolutionerosionanderosionerosion.

2.1.8水力劈裂hydraulicfracturing

指由于水壓力的抬高，在巖體或土體中引起裂縫發(fā)生與擴展的一種物理現(xiàn)象。

Aphysicalphenomenonthatcracksoccurandexpandinrockorsoilmassduetotheriseof

waterpressure.

2.1.9滲流-應(yīng)力耦合分析seepagestresscouplinganalysis

按透水襯砌設(shè)計原理，采用滲流場與應(yīng)力場耦合的非線性有限元的計算分析方法。

Accordingtothedesignprincipleofpermeablelining,thecalculationandanalysismethodof

nonlinearfiniteelementwiththecouplingofseepagefieldandstressfieldisadopted.

2.1.10水力梯度hydraulicgradient

沿水流滲透途徑的水頭損失與滲透途徑長度的比值。

Theratiooftheheadlossalongtheseepagepathtothelengthoftheseepagepath.

2.1.11高壓灌漿highpressuregrouting

灌漿壓力大于3MPa的水泥或化學(xué)灌漿。

Cementorchemicalgroutingwithgroutingpressuregreaterthan3Mpa.

2.1.12不承載的鋼筋混凝土襯砌reinforcedconcreteliningwithoutbearingcapacity

主要作用為平整圍巖表面、減少水頭損失、確保圍巖灌漿順利進行而設(shè)置的鋼筋混凝土

襯砌，在水道內(nèi)表面采用不小于最小配筋率的構(gòu)造配筋。

Thefunctionofreinforcedconcreteliningistolevelthesurroundingrocksurface,reduce

waterheadloss,andreinforceaccordingtothestructure.

2.1.13生物污損biofouling

由生物分子、微生物、細胞等對水道表面的有害粘附所導(dǎo)致的過水?dāng)嗝婵s小、水頭損失

增加、隧洞襯砌面侵蝕破環(huán)、耐久性變差的現(xiàn)象。

Duetotheharmfuladhesionofbiomolecules,microorganismsandcellsonthesurfaceof

waterchannel,thewaterpassingsectionisreduced,theheadlossisincreased,thetunnellining

surfaceiserodedandbroken,andthedurabilityispoor.

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3水道布置

3.1一般規(guī)定

3.1.1應(yīng)滿足《水工隧洞設(shè)計規(guī)范》DL/T51954、《抽水蓄能電站設(shè)計規(guī)范》NB/T10072、

《水電站調(diào)壓室設(shè)計規(guī)范》NB/TT35021、《水電站進水口設(shè)計規(guī)范》DL/T5398的有關(guān)要

求。

3.1.2輸水方式、水道平剖面布置應(yīng)經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較論證確定。

3.1.3應(yīng)適應(yīng)抽水蓄能電站運行工況轉(zhuǎn)換頻繁，發(fā)電、抽水雙向水流運動特點。進出水口、

漸變段、彎段、岔管等部位宜水流平順，不產(chǎn)生不利流態(tài)。

3.1.4各種工況下水道沿線洞頂以上最小水壓力應(yīng)不小于0.02MPa。

3.1.5高壓水道應(yīng)滿足最小覆蓋厚度、最小地應(yīng)力準則和滲透穩(wěn)定準則要求。

3.1.6宜分析高壓水道至地下廠房區(qū)域的滲流場，開展圍巖滲透穩(wěn)定分析研究，結(jié)合廠區(qū)洞

室群布置情況，分析引水支管鋼襯長度的合理性。

3.1.7應(yīng)考慮上下庫連接道路、相關(guān)的支線道路、施工支洞、施工方法及分期開發(fā)等因素的

影響。

3.1.8水道斷面突變部位應(yīng)設(shè)置漸變段，漸變段的邊界應(yīng)采用平緩曲線。漸變段的圓錐角以

采用6°~10°為宜，其長度不宜小于1.5倍洞徑（或洞寬）。

3.2平面布置

3.2.1應(yīng)根據(jù)地形地質(zhì)條件，結(jié)合地下廠房、進出水口、調(diào)壓井的布置及電站是否分期開發(fā)

等因素，進行水道線路方案綜合研究比較。

3.2.2水道宜選擇在地質(zhì)構(gòu)造簡單、巖體完整穩(wěn)定、具備承載能力的圍巖中通過，盡量避開

大的沖溝、斷層和透水性構(gòu)造。軸線與主要構(gòu)造斷裂面及軟弱帶的走向應(yīng)有較大的夾角，其

夾角不宜小于30°。

3.2.3宜對水道正向進入廠房和斜向進入廠房進行研究比較。當(dāng)采用斜向布置時，水道與廠

房軸線的夾角不宜小于65°。

3.2.4上游調(diào)壓室宜進行開敞式和埋藏式方案研究比較；下游調(diào)壓室應(yīng)優(yōu)先采用埋藏式；調(diào)

壓室宜布置在水道一側(cè)，通過連接管與水道垂直連接。

3.2.5對多條布置的水道，相鄰隧洞間的巖體厚度，根據(jù)布置需要、地質(zhì)條件、圍巖受力情

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況、滲透穩(wěn)定條件、施工方法及運行條件等綜合分析確定；根據(jù)洞內(nèi)水壓力，按隧洞間巖體

抗水力劈裂要求復(fù)核其最小厚度；必要時可考慮廠房安裝間布置在兩水力單元中間，以加大

相鄰鋼筋砼襯砌水道之間的圍巖厚度。

3.2.6對多條布置的水道，宜對進出水口進行分開布置和合并布置方案的研究比較。

3.3立面布置

3.3.1引水（尾水）隧洞等低壓段，宜優(yōu)先采用緩坡布置，平距較短時也可以考慮設(shè)一級斜

（豎）井的布置型式。

3.3.2針對高差較大的高壓水道，立面上可采用一級或多級斜井（或豎井）的布置型式，具

體布置應(yīng)適應(yīng)地形、地質(zhì)條件，結(jié)合施工技術(shù)以及交通布置等因素綜合確定。斜（豎）井的

選擇應(yīng)考慮以下因素：

1）宜以低壓隧洞段通過不利地質(zhì)構(gòu)造段。

2）單級斜（豎）井的長度應(yīng)與施工技術(shù)發(fā)展水平相適應(yīng)；

3）與斜（豎）井連接的平洞段長度應(yīng)考慮斜（豎）井施工設(shè)備布置的需要；

4）斜井角度不宜小于50°。

5）對分級布置的斜井或豎井方案，應(yīng)根據(jù)地形地質(zhì)條件，結(jié)合施工支洞、上下庫連接

道路布置等因素，綜合比較確定中平洞的中心高程。

3.4岔管布置

3.4.1岔管應(yīng)布置在I、II類圍巖為主的洞段。

3.4.2岔管的平面布置型式可采用“卜形”或“Y形”，具體布置應(yīng)根據(jù)地形地質(zhì)條件、樞紐布置

與輸水方式、岔支管與鋼支管的銜接等綜合確定。

3.4.3岔管的立面布置型式應(yīng)根據(jù)水力條件、結(jié)構(gòu)受力條件及檢修期排水等因素綜合確定。

3.4.4岔管的體型應(yīng)能適應(yīng)雙向水流運動，其體型應(yīng)力求減少渦流。

3.4.5岔管體型宜選擇不同運行工況和機組臺數(shù)組合情況下岔管局部水頭損失相對較小的方

案，同時應(yīng)兼顧岔管結(jié)構(gòu)合理、施工和運行方便等要求。

3.4.6岔管分岔角宜為45°~60°，支管入口的錐管過渡段收縮角不宜超過7°，錐管長度不宜

小于1.5倍支管管徑，支管半徑與主管半徑之比不宜大于0.5。

3.4.7岔口相貫線應(yīng)修圓處理；兩側(cè)布置的卜型岔管相鄰岔口之間應(yīng)保持適宜的間距。

3.4.8高水頭、大流量、水流條件復(fù)雜的高壓岔管宜對其水力特性進行局部水工模型試驗或

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數(shù)值模擬研究。

3.5其它

3.5.1從上下庫連接道路進入水道的施工支洞，應(yīng)采用自流排水；進入下平洞的施工支洞，

宜采用擴挖引水支管的方案；對分期開發(fā)電站，施工支洞布置應(yīng)兼顧后期電站水道的施工；

施工支洞宜與水道垂直相交，采用斜交時，兩者的夾角應(yīng)大于60°。

3.5.2水道的檢修通道應(yīng)利用進出水口通氣孔、施工支洞、蝸殼和尾水管進人孔等合理設(shè)置。

在施工支洞堵頭處設(shè)置的進人孔，悶頭孔徑不宜大于ф1000mm，其后應(yīng)設(shè)置鋼襯段，鋼襯

段宜采用變徑斷面。

3.5.3水道應(yīng)設(shè)置集渣坑，宜布置在引水岔管上游側(cè)、平洞段和尾水岔管下游側(cè)等部位。

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4滲流場分析

4.0.1水道沿線山體天然地下水的分布狀態(tài)應(yīng)根據(jù)《水力發(fā)電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》GB50287

相關(guān)規(guī)定通過勘察確定。水道施工期、首次充水期、運行期和放空檢修期等不同階段，宜開

展圍巖地下水滲流場及其變化的分析工作。

4.0.2滲流分析應(yīng)得到水道沿線山體地下水位線、等勢線、滲透比降，以及水道、勘探平硐、

廠房洞室群等臨空區(qū)域的滲漏量等成果。

4.0.3滲流分析的計算參數(shù)宜根據(jù)現(xiàn)場試驗、室內(nèi)試驗和工程類比等方法確定。對于地質(zhì)條

件復(fù)雜的工程，還宜采用反演分析方法進行復(fù)核和修正。

4.0.4滲流分析計算模型應(yīng)包括水道系統(tǒng)的襯砌結(jié)構(gòu)、圍巖及不利地質(zhì)構(gòu)造、固結(jié)灌漿圈、

帷幕、勘探平硐、排水洞、廠房洞室群等。計算模型范圍不宜小于各階段滲流影響范圍。

4.0.5低壓水道滲流分析可采用公式計算或工程經(jīng)驗類比方法；高壓水道滲流分析應(yīng)采用滲

流-應(yīng)力耦合分析方法，詳細計算原理見附錄A。

4.0.6當(dāng)水道沿線山體中設(shè)置排水洞、排水孔、防滲帷幕等排截水措施時，滲流分析應(yīng)分別

考慮上述措施對滲流場的影響。

4.0.7滲流分析時宜對滲透穩(wěn)定工程處理措施進行敏感性分析和效果評價。

4.0.8對高壓水道圍巖中不利地質(zhì)構(gòu)造的滲透穩(wěn)定性應(yīng)進行專門研究。

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5襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計

5.1一般規(guī)定

5.1.1隧洞過流斷面尺寸應(yīng)通過技術(shù)經(jīng)濟比較確定。

5.1.2作用和作用效應(yīng)組合執(zhí)行《水工隧洞設(shè)計規(guī)范》DL/T5195的規(guī)定。高壓水道采用滲

流-應(yīng)力耦合分析方法時，靜水壓力按體積力、動水壓力按面力考慮；尾水支管外水壓力宜

采用下庫正常蓄水位計算。

5.1.3I、II類及部分III類圍巖的低壓水道鋼筋混凝土襯砌結(jié)構(gòu)，宜采用不承載的混凝土襯砌。

5.1.4I、II類圍巖及部分III類圍巖的高壓水道鋼筋混凝土襯砌結(jié)構(gòu)應(yīng)采用滲流-應(yīng)力耦合分

析方法進行結(jié)構(gòu)分析，計算原則見附錄B，分析中所采用的各種簡化和近似假定，應(yīng)有理論

或試驗依據(jù)，或經(jīng)工程實踐驗證可行。

5.1.5水道地質(zhì)條件較差時，應(yīng)慎重研究確定圍巖是否承擔(dān)內(nèi)水壓力和襯砌結(jié)構(gòu)外荷載；應(yīng)

通過工程類比和多種方法進行結(jié)構(gòu)分析。

5.1.6應(yīng)分析水道對鄰近洞室的影響，必要時加強襯砌結(jié)構(gòu)。

5.2結(jié)構(gòu)設(shè)計

5.2.1低壓水道襯砌最小厚度不宜小于400mm，混凝土強度等級不宜低于C25。

5.2.2高壓水道襯砌厚度宜500~600mm，高壓岔管襯砌厚度宜600~800mm，混凝土強度等級

不宜低于C30，頂拱部分宜采用自密實混凝土。

5.2.3水道混凝土的抗?jié)B等級指標：低壓水道不宜低于W6，高壓水道不宜低于W8，高壓岔

管不宜低于W10；抗凍等級指標宜采用F100。

5.2.4斜井襯砌最小厚度確定時應(yīng)考慮滑模軌道基礎(chǔ)對混凝土結(jié)構(gòu)尺寸的影響。

5.2.5低壓水道襯砌段較長時，開挖形狀可考慮方便施工；高壓水道宜采用圓形開挖斷面，

不宜設(shè)置方便施工的混凝土墊層；圍巖條件較差時，應(yīng)研究采用混凝土對圍巖進行置換的必

要性。

5.2.6I、II類圍巖及部分III類圍巖的高壓水道宜根據(jù)類似已建工程初擬結(jié)構(gòu)尺寸和配筋，采

用滲流-應(yīng)力耦合分析方法進行復(fù)核確定；對斷層破碎帶、襯砌承受不對稱荷載、高外水壓

力等特殊情況洞段，應(yīng)采用多種方法進行結(jié)構(gòu)分析，綜合分析后確定。

5.2.7岔管滲流-應(yīng)力耦合分析應(yīng)采用三維計算模型，相貫線處配筋應(yīng)適當(dāng)加強。

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5.2.8I、II類圍巖處的彎管、斜井和豎井縱向鋼筋宜較平洞段的提高一個級別，地質(zhì)條件較

差時，應(yīng)采用三維計算模型復(fù)核確定配筋。

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6灌漿、防滲和排水

6.1灌漿

6.1.1執(zhí)行《水工隧洞設(shè)計規(guī)范》DL/T5195相關(guān)要求。

6.1.2高壓水道回填灌漿壓力宜采用0.5MPa。

6.1.3高壓水道段應(yīng)進行專門的針對保證圍巖滲透穩(wěn)定的固結(jié)灌漿設(shè)計，應(yīng)采用系統(tǒng)的高壓

灌漿，灌漿壓力等參數(shù)應(yīng)通過試驗確定；應(yīng)專門設(shè)置穿過斷層的斜向固結(jié)灌漿；宜設(shè)置適量

的化學(xué)灌漿，孔深宜較同部位水泥灌漿孔深適當(dāng)減小。

6.1.4高壓水道段固結(jié)灌漿宜采用以下參數(shù)：

1）水泥固結(jié)灌漿排距：高壓水道灌漿排距一般為2m~3m；

2）水泥固結(jié)灌漿孔間距：高壓水道灌漿內(nèi)環(huán)孔間距一般為1.5m~2.5m。

3）水泥固結(jié)灌漿壓力：高壓水道灌漿壓力一般為1.25~1.5倍的內(nèi)水壓力，且不應(yīng)大于

圍巖的最小地應(yīng)力；超過8MPa時應(yīng)進行專門研究；

4）水泥固結(jié)灌漿孔深：I、II類一般入圍巖1~1.5倍的水道半徑，III、IV類一般入圍

巖1.5~1.8倍的水道半徑。地質(zhì)條件復(fù)雜處，應(yīng)進行專門研究；

6.1.5斜（豎）井上下彎段、施工擴挖段等特殊部位，應(yīng)結(jié)合隧洞施工擴挖情況，進行專門

的灌漿設(shè)計。

6.1.6岔管高壓固結(jié)灌漿應(yīng)采用由淺入深的分段灌漿，圓形隧洞高壓固結(jié)灌漿是否分段應(yīng)進

行專門論證；灌漿段的劃分、灌漿壓力的使用以及灌漿工藝的選擇，最終由灌漿試驗確定。

6.1.7鋼管段附近的鋼筋混凝土襯砌水道高壓灌漿應(yīng)考慮灌漿施工時對鋼管抗外壓產(chǎn)生的不

利影響。

6.1.8對耗漿量大的灌漿孔，應(yīng)研究在其附近進行加密、加深固結(jié)灌漿孔布置的必要性。

6.1.9引支鋼管上游段和尾支鋼管下游段應(yīng)通過在鋼管上開孔設(shè)置數(shù)排帷幕或固結(jié)灌漿。

6.1.10宜研究對引支鋼管圍巖爆破松動圈采用無蓋重固結(jié)灌漿措施的必要性。

6.1.11直接擋水的施工支洞堵頭，堵頭范圍內(nèi)應(yīng)設(shè)置系統(tǒng)固結(jié)灌漿，宜設(shè)置適量的化學(xué)灌漿；

通過鋼支管段的施工支洞堵頭，可僅針對斷層構(gòu)造范圍進行固結(jié)灌漿。

6.12高壓水道固結(jié)灌漿質(zhì)量檢查壓水試驗壓力宜為灌漿壓力的0.8倍，并不小于水道靜水壓

力，必要時進行灌后水力劈裂檢查。

6.2防滲和排水

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6.2.1地下廠房與上、下游混凝土水道之間，應(yīng)采取防滲排水措施，布置方式應(yīng)按“前堵后排”

的原則設(shè)計。

6.2.2引支鋼管和尾支鋼管與混凝土襯砌連接處，應(yīng)在鋼管開孔設(shè)置環(huán)向水泥灌漿防滲帷幕，

宜對水泥灌漿孔掃孔后進行化學(xué)灌漿補強，鋼管與混凝土水道結(jié)合部應(yīng)加設(shè)阻水環(huán)。

6.2.3水頭較高，或有不利的斷層裂隙時，可結(jié)合勘探洞設(shè)置灌漿廊道，在勘探洞高程與引

水支管上游端之間布置一條防滲帷幕，與引支鋼管開孔設(shè)置的環(huán)向防滲帷幕搭接。

6.2.4引水支管區(qū)域的排水設(shè)施應(yīng)確保滲透穩(wěn)定安全，可采用地質(zhì)探洞并設(shè)置排水孔、鋼管

外巖壁排水孔、鋼管外壁貼壁排水等排水方式，視具體工程情況論證確定。

6.2.5尾水鋼管外的排水設(shè)施，可采用廠房排水廊道、廊道排水孔、鋼管外巖壁排水孔、鋼

管外壁貼壁排水等排水方式，視具體工程情況論證確定。

6.2.6鋼管外巖壁排水孔、鋼管外壁貼壁排水宜分區(qū)布置和引出；應(yīng)有可靠措施防止內(nèi)水沿

鋼支管與周邊混凝土和混凝土與圍巖的結(jié)合面滲入廠房。

6.2.7應(yīng)復(fù)核高壓水道區(qū)域的臨空面，包括探洞、灌漿廊道、排水廊道等的滲透穩(wěn)定，防止

產(chǎn)生水力劈裂。對可能產(chǎn)生水力劈裂的臨空面應(yīng)采取封堵或襯砌等工程措施。

6.2.8與高壓水道較近的排水管、鋼管外巖壁排水孔、鋼管外壁貼壁排水排水管出口宜設(shè)置

閥門和壓力表。

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7施工支洞封堵設(shè)計

7.1封堵體建筑物等級、混凝土強度要求、開挖斷面形狀、抗滑穩(wěn)定計算及構(gòu)造要求應(yīng)符合

《水工隧洞設(shè)計規(guī)范》DL/T5195的要求。

7.2水道中直接擋水的封堵體由實體段和必要的廊道段組成。封堵體應(yīng)滿足抗滑穩(wěn)定設(shè)計要

求；應(yīng)復(fù)核實體段長度，廊道段長度應(yīng)通過分析其周邊圍巖的滲透穩(wěn)定情況，綜合研究確定。

7.3中平洞施工支洞內(nèi)宜設(shè)置水道排水管及相應(yīng)的減壓消能設(shè)施，且施工支洞的洞內(nèi)及洞外

應(yīng)考慮水道檢修放空時的配套排水措施。

7.4水頭較高的封堵體，宜設(shè)置適量的化學(xué)灌漿。

7.5封堵體實體段宜采用微膨脹混凝土，封堵體應(yīng)進行溫控分析，提出溫控措施，并根據(jù)溫

控結(jié)果，確定封堵體接觸灌漿的時機。

7.6通過封堵體的施工管路和監(jiān)測線路，應(yīng)有可靠的防滲和封堵措施。

7.7封堵體澆筑應(yīng)防止出現(xiàn)連通性的水平施工縫。

12

8構(gòu)造要求

8.0.1與高壓水道有關(guān)的前期地勘孔，宜研究利用為地下水位監(jiān)測孔，并應(yīng)有詳細的封堵措

施。

8.0.2豎井或斜井圍巖開挖面應(yīng)全部進行噴混凝土支護，噴混凝土強度等級應(yīng)與襯砌混凝土

相同。高壓水道、引水鋼管及封堵體段圍巖開挖面不宜噴混凝土，宜采取掛網(wǎng)、錨桿等其他

防護措施。

8.0.3襯砌環(huán)向施工縫分縫間距宜不大于9m，縫面應(yīng)設(shè)置止水，高壓水道應(yīng)采用銅止水，鋼

筋可不穿過縫面；岔管施工縫應(yīng)置于直管處，縫間應(yīng)鑿毛、鋼筋穿縫；豎井或斜井直段不宜

設(shè)施工縫。

混凝土襯砌段與鋼襯段的分縫應(yīng)位于鋼襯側(cè)不少于1.0m，在混凝土襯砌末端應(yīng)配置過

渡鋼筋與鋼管始端的加勁環(huán)焊接。

8.0.4豎井或斜井鋼筋接頭宜優(yōu)先采用機械連接或綁扎接頭。

8.0.5高壓岔管圍巖宜設(shè)置系統(tǒng)錨桿，錨桿應(yīng)與岔管鋼筋焊接連接。

8.0.6配筋密集處，應(yīng)設(shè)置灌漿預(yù)埋管，預(yù)埋管應(yīng)能承受相應(yīng)的灌漿壓力。

8.0.7鋼管開孔處應(yīng)進行專門的封孔設(shè)計。

8.0.8高壓水道襯砌混凝土內(nèi)的監(jiān)測電纜應(yīng)采用鋼管、槽鋼等固定和保護，襯砌施工后應(yīng)采

用化學(xué)灌漿對其空腔進行填充封堵。

8.0.9水道宜涂刷防生物附著的涂層，涂層應(yīng)與混凝土面可靠粘結(jié)。

13

9監(jiān)測設(shè)計

9.0.1監(jiān)測設(shè)計應(yīng)符合《水工隧洞設(shè)計規(guī)范》DL/T5195、《水電站壓力鋼管設(shè)計規(guī)范》

NB/T35056、《水電站調(diào)壓室設(shè)計規(guī)范》NB/T35021和《抽水蓄能電站設(shè)計規(guī)范》NB/T10072

的規(guī)定。

9.0.2應(yīng)布置滲壓計監(jiān)測高壓水道外的外水壓力值，滲壓計不宜在高壓水道內(nèi)鉆孔設(shè)置，宜

利用勘探洞、排水廊道、施工支洞等已有洞室鉆孔設(shè)置。滲壓計應(yīng)布置在與水道相連的主要

地質(zhì)構(gòu)造上。

9.0.3應(yīng)根據(jù)高壓岔管與地下廠房區(qū)域的滲流穩(wěn)定分析成果，進行該區(qū)域的外水壓力監(jiān)測專

項設(shè)計，并符合下列要求：

1）沿引水支管軸線方向應(yīng)布置多個監(jiān)測斷面，每個斷面監(jiān)測點不宜少于3個。

2）外水壓力監(jiān)測點應(yīng)重點布置在與高壓水道相連且通往地下廠房區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造上。

3）與水道較近的排水孔孔口宜設(shè)置閥門和壓力表。

9.0.4水道沿線山體應(yīng)設(shè)置一定數(shù)量的山體地下水位監(jiān)測孔。

14

附錄A滲流-應(yīng)力耦合分析方法

第4.0.5規(guī)定，對于高壓水道，滲流分析應(yīng)采用應(yīng)力-滲流耦合方法，即考慮應(yīng)力場和滲

流場的相互影響。目前巖體應(yīng)力-滲流耦合分析方法主要有間接耦合方法和直接耦合方法。

對于間接耦合分析方法，滲流場和應(yīng)力場是分開進行求解，然后通過兩場的疊加實現(xiàn)耦合，

具體實現(xiàn)方法是先通過求解滲流場得到滲透體積力，然后將滲透體積力以體力形式施加到應(yīng)

力場分析中；對于直接耦合分析方法，滲流場和應(yīng)力場是耦合求解，建立以應(yīng)力場和滲流場

為未知值的數(shù)學(xué)模型，通過求得此模型實現(xiàn)直接耦合，分析理論一般采用Biot固結(jié)理論。

（a）滲流-應(yīng)力耦合間接分析方法

1）滲流場分析

通常，假定地下水在巖體中的流動滿足達西定律，根據(jù)質(zhì)量守恒或滲流連續(xù)性條件，地

下水穩(wěn)定滲流微分方程可表示為：

HHH（）

KxKyKzQA.1

xxyyzz

p

式中：H為滲流測壓管水頭（m），Hz；K、K、K分別為x、y、z方向的滲

gxyz

透系數(shù)(m/s)；Q為內(nèi)源項。

2）滲透體積力計算

水在滲流過程中由于水壓力的坡降而產(chǎn)生滲流體積力，滲流體積力與水力梯度成正比例，

由滲流產(chǎn)生的滲透體力可根據(jù)如下公式計算：

H

fxw

x

H（）

fywA.2

y

H

f

zwz

式中：、、分別為、、方向的滲透體積力。

fxfyfzxyz

3）應(yīng)力場分析

根據(jù)彈性力學(xué)理論，在小應(yīng)變條件下，應(yīng)力場分析中任一單元體滿足如下方程：

①平衡方程：

15

xxyxz

bx0

xyz

yxyyz（）

by0A.3

xyz

zxzyz

bz0

xyz

bf

xx

其中，

byfy

bzgfz

②幾何方程：

uuv

，=

xxy

xyx

v，vw（）

yyz=A.4

yzy

wuw

，

zzzxzx

③本構(gòu)方程：

，

x2GxvxyGxy

，（）

y2GyvyzGyzA.5

，

z2GzvzxGzx

式中：，，，，，為應(yīng)力分量；，，為體積力，包括重力和滲透

xyzxyyzzxbxbybz

體積力；，，，，，為應(yīng)變分量；為體積應(yīng)變；和為彈性常數(shù)。

xyzxyyzzxvG

（b）滲流-應(yīng)力耦合直接分析方法

1）平衡方程

在三維情況下，根據(jù)以位移和孔隙壓力表示的平衡微分方程為：

2Gvu

-Gwx0

12xx

2Gvu（）

-Gwy0A.6

12yy

Gu

-G2wv

z12zzw

式中：

G和分別為剪切模量和泊松比；u為孔隙壓力；w為水的重度；w為位移；v

www222

為體應(yīng)變，xyz；2為拉普拉斯算子，2。式（）

vA.6

xyzxyz

16

中的三個方程中包括四個未知量、、、，為求解還需要補充一個連續(xù)性方程。

wxwywzu

2）連續(xù)性方程

根據(jù)變形協(xié)調(diào)條件，體積變形的速率為單位時間流入單位體積的凈流量，并引入達西定

律，得到連續(xù)性方程為：

K

v2u（A.7）

tw

式中：K為滲透系數(shù)。

通過聯(lián)合式（A.6）和式（A.7）可得到如下方程：

Gu

-G2wv0

x

12xx

2Gvu

-Gwy0

12yy

（A.8）

Gu

-G2wv

z12zzw

K

v2u

tw

上述式（A.8）便是三維條件下的Biot固結(jié)方程，它包括4個偏微分方程組，也包含四

個未知量，、、、，它們都是坐標、、和時間的函數(shù)。在一定的初始條件

uwxwywzxyzt

和邊界條件下，可解出這四個變量。事實上，在實際工程應(yīng)用中，從數(shù)學(xué)上解出上述方程是

困難的。目前實際工程應(yīng)用中，主要通過數(shù)值分析方法求解Biot固結(jié)方程，常用方法有有

限元法和有限差分法。

17

附錄B鋼筋混凝土襯砌結(jié)構(gòu)計算原則

B.1鋼筋混凝土襯砌結(jié)構(gòu)計算可采用解析方法和數(shù)值仿真方法，對于高壓水道，襯砌還應(yīng)按

透水結(jié)構(gòu)來考慮，數(shù)值仿真宜采用非連續(xù)介質(zhì)模型或能夠反映襯砌開裂的連續(xù)介質(zhì)模型。

B.2高壓水道鋼筋混凝土襯砌結(jié)構(gòu)采用滲流-應(yīng)力耦合方法時，襯砌結(jié)構(gòu)受力分析模型應(yīng)包括

圍巖、襯砌、鋼筋，對于岔管部位宜采用三維模型進行分析，其它部位可采用二維模型進行

分析。

B.3襯砌計算模型應(yīng)能分別計算靜水頭和動水頭作用下的襯砌力學(xué)狀態(tài)，作用和作用效應(yīng)組

合執(zhí)行《水工隧洞設(shè)計規(guī)范》DL/T5195的規(guī)定，水頭壓力根據(jù)工程實際運行狀況按體積力

或面力形式施加。

B.4襯砌計算模型應(yīng)將鋼筋、混凝土作為獨立單元，并能模擬不同運行階段的襯砌裂縫開裂

和閉合的變化狀態(tài)。襯砌開裂可采用預(yù)設(shè)裂縫、損傷力學(xué)或斷裂力學(xué)等方法進行分析。

B.5襯砌計算模型宜在鋼筋混凝土襯砌與圍巖之間設(shè)置接觸面，用以考慮襯砌和圍巖相互作

用，接觸面宜能賦予相互緊貼、相互滑動和相互脫離等屬性。接觸面本構(gòu)模型宜采用Coulomb

摩擦模型及其他經(jīng)過驗證的本構(gòu)模型，宜具備以下特點：

1）接觸面切應(yīng)力小于發(fā)生滑動需要的切向力時，接觸面處于未滑移的彈性狀態(tài)；

2)接觸面切應(yīng)力超過發(fā)生滑動需要的切向力時，接觸面處于可滑移的塑性狀態(tài)，滑移

過程中剪切力保持不變；

3）接觸面拉應(yīng)力超過接觸面抗拉強度，接觸面張開并處于脫離狀態(tài)，不再傳遞切向力

和法向力；

4）接觸面兩側(cè)幾何關(guān)系因擠壓由脫離變化為緊貼時，接觸面?zhèn)髁C制恢復(fù)。

B.6襯砌結(jié)構(gòu)計算模型應(yīng)包括襯砌施工期、首次充水期、運行期和放空檢修期等計算工況。

B.7襯砌結(jié)構(gòu)受力計算參數(shù)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場試驗、室內(nèi)試驗和工程類比等方法確定，對于地質(zhì)條

件復(fù)雜的工程，還宜采用反演分析方法進行復(fù)核和修正。混凝土軸心抗壓、軸心強拉強度標

準值、應(yīng)按表采用，混凝土受壓或受拉的彈性模量應(yīng)按表采用，混凝土的

fckftkB.1EcB.2

泊松比可取為，混凝土的剪切模量可按表中混凝土彈性模量的倍采用。

c0.167GcB.2Ec0.4

混凝土的重力密度（重度）可由試驗確定，當(dāng)無試驗資料時，素混凝土可取24kN/m3，鋼筋

混凝土可取3。普通鋼筋強度的強度標準值應(yīng)按表采用。

25kN/mfykB.3

18

表B.1混凝土強度標準值N/mm2

混凝土強度等級

強度種類符號

C10C15C20C25C30C35C40C45C50C55C60

軸心抗壓fck6.710.013.416.720.123.426.829.632.435.538.5

軸心抗拉ftk0.91.271.541.782.012.202.392.512.642.742.85

表B.2混凝土彈性模量104N/mm2

混凝土強度等級C10C15C20C25C30C35C40C45C50C55C60

彈性模量

Ec1.752.202.552.803.003.153.253.353.453.553.60

表B.3普通鋼筋強度標準值N/mm2

種類HPB235HPB300HPB335HPB400HPB500

強度標準值

fyk235300335400500

B.8計算結(jié)果應(yīng)給出不同部位襯砌的鋼筋應(yīng)力值、襯砌應(yīng)力狀態(tài)、滲透水壓力演化特征以及

裂縫開度。分析精度應(yīng)滿足工程設(shè)計要求，必要時對重點關(guān)注部位進行更詳細的分析。

B.9襯砌結(jié)構(gòu)受力分析應(yīng)對影響鋼筋受力的主要因素進行參數(shù)敏感性分析，影響因素宜考慮

鋼筋直徑、鋼筋位置、襯砌厚度、隧洞半徑及巖體參數(shù)。

B.10混凝土的多軸強度和本構(gòu)關(guān)系可采用下列方法確定：

1制作試件并通過試驗測定。

2選擇合理形式的數(shù)學(xué)模型，由試驗標定其中所需要的參數(shù)值。

3采用經(jīng)過試驗驗證或工程經(jīng)驗證明可行的數(shù)學(xué)模型。

B.11混凝土在多軸應(yīng)力狀態(tài)下的破壞準則可采用下列方程表達：

d

oct

b*

f

octac（B.1）

*

fcoct

c*

fc

1.52

33（）

cctcosctsinB.2

22

fff

=123（B.3）

oct3

19

1222

=ffffff（B.4）

oct3122331

2fff

=arccos123（B.5）

32oct

式中：為按混凝土多軸強度計算的八面體正應(yīng)力；為按混凝土多軸強度計算的

octoct

八面體剪應(yīng)力；a、b、d、ct、cc為參數(shù)值，宜由試驗標定；無試驗依據(jù)時可按下列數(shù)值取用：

、、、、；*為混凝土單軸抗壓強度；為混

a=6.6938b=0.09d=0.9297ct=12.2445cc=7.3319fcfi

凝土多軸強度，受拉為正，受壓為負，且。

f1f2f3

B.12混凝土二維本構(gòu)關(guān)系可采用非線性彈性的正交異性模型及其他經(jīng)過驗證的本構(gòu)模型；

三維本構(gòu)關(guān)系可采用非線性彈性的正交異性模型、彈塑性模型及其他經(jīng)過驗證的本構(gòu)模型。

20

本導(dǎo)則用詞說明

1為便于在執(zhí)行本規(guī)范條文時區(qū)別對待，對要求嚴格程度不同的用詞說明如下：

1）表示很嚴格，非這樣做不可的用詞：

正面詞采用“必須”，反面詞采用“嚴禁”；

2）表示嚴格，在正常情況均應(yīng)這樣做的用詞：

正面詞采用“應(yīng)”，反面詞采用“不應(yīng)”或“不得”；

3）表示允許稍有選擇，在條件許可時首先應(yīng)這樣做的用詞：

正面詞采用“宜”，反面詞采用“不宜”；

4）表示有選擇，在一定條件下可以這樣做的用詞，采用“可”。

2條文中指明應(yīng)按其他有關(guān)標準執(zhí)行的寫法為：“應(yīng)符合……的規(guī)定”或“應(yīng)按……執(zhí)行”。

21

引用標準名目

《水力發(fā)電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》GB50287

《水利水電工程動能設(shè)計規(guī)范》DL/T5015

水電站進水口設(shè)計規(guī)范DL/T5398

抽水蓄能電站設(shè)計規(guī)范NB/T10072

水電站調(diào)壓室設(shè)計規(guī)范NB/T35021

水電站壓力鋼管設(shè)計規(guī)范NB/T35056

水工隧洞設(shè)計規(guī)范DL/T51954

自密實混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程JGJ/T283

22

中國電力企業(yè)聯(lián)合會標準

抽水蓄能電站鋼筋混凝土襯砌水道設(shè)計導(dǎo)則

T/CECXXXX-201X

條文說明

23

目次

1總則

2.術(shù)語

3水道布置

4滲流場分析

5襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計

6灌漿、防滲和排水

7施工支洞封堵設(shè)計

8構(gòu)造要求

9.監(jiān)測設(shè)計

24

1總則

1.0.1在工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件適宜的前提下，抽水蓄能電站輸水水道采用鋼筋混凝

土襯砌是技術(shù)經(jīng)濟較優(yōu)的方案。能否采用鋼筋混凝土襯砌方案，目前主要根據(jù)是否滿足最小

覆蓋厚度要求（抗抬準則）、是否滿足最小地應(yīng)力準則和是否滿足滲透穩(wěn)定準則三個方面來

確定。在上述三個條件基礎(chǔ)上，根據(jù)已有的工程實踐經(jīng)驗，應(yīng)重視對水文地質(zhì)條件的分析，

如處于干旱和山體地下水位極低的條件，即使已滿足前三個條件，也不適宜采用鋼筋混凝土

襯砌。

由于抽水蓄能電站鋼筋混凝土襯砌水道內(nèi)水壓力高，襯砌必然開裂和透水，現(xiàn)有的設(shè)

計規(guī)范已不能完全適用。國內(nèi)已有10余座抽水蓄能電站采用了鋼筋混凝土襯砌水道，見表

1.0.1，積累了大量成功的經(jīng)驗，歸納總結(jié)形成本標準。

表1.0.1國內(nèi)已建抽水蓄能電站高壓水道鋼筋砼襯砌表

引水/尾水

引水/尾水最大靜水頭最大設(shè)計水頭

序號項目名稱隧洞襯砌厚度首臺機投產(chǎn)

隧洞洞徑（m）（m）

（m）

1廣州一期9.0,8.0/8.0,9.06127250.4~0.6/0.41993年投產(chǎn)

2廣州二期9.0,8.0/8.0,9.06127250.4~0.6/0.41998年投產(chǎn)

3天荒坪7.0/4.46808700.5/0.41998年投產(chǎn)

4桐柏9.0/7.03444100.5/0.52006年投產(chǎn)

5泰安8.0/8.53094000.6/0.62007年投產(chǎn)

6黑麋峰8.5/6.03854830.5~0.8/0.52009年投產(chǎn)

7白蓮河9.0/102673100.6、0.8/0.82009年投產(chǎn)

8惠州A廠8.5,8.0/8.0,8.56277700.4~0.6/0.42009年投產(chǎn)

0.4~0.6/0.4

9惠州B廠8.5,8.0/8.0,8.56277702011年投產(chǎn)

10寶泉6.5/8.2640864.50.5/2011年投產(chǎn)

25

11福建仙游6.5/7.05407480.5/0.52013年投產(chǎn)

0.6/0.6

12清遠9.2，8.5/8.5,9.2570.57802015年投產(chǎn)

13深圳9.5,8.5/8.5,9.55297500.6/0.62017年投產(chǎn)

14瓊中8.0，7.2/10.03845300.5-0.8/0.5-0.82017年投產(chǎn)

1.0.3抽水蓄能電站高壓水道靜水壓力可高達200-800m，深埋于存在構(gòu)造裂隙的山體中，地

質(zhì)條件復(fù)雜，故需對其工程地質(zhì)和水文地質(zhì)開展一些專門研究工作，如地應(yīng)力測試、水力劈

裂、高壓壓水、高壓疲勞壓水、滲透變形、滲漏量研究，水道沿線要布置地下水位長期監(jiān)測

孔，研究天然狀態(tài)、水道開挖、首次充排水、長期運行的山體地下水位變化情況。

1.0.4在采用鋼筋砼襯砌方案時，需要分析高壓水道與地下廠房附近圍巖的滲流場，地質(zhì)條

件復(fù)雜時，宜開展數(shù)值分析研究。分析水道內(nèi)水外滲后是否對地下廠房區(qū)域建筑物及山體邊

坡造成不利影響，分析內(nèi)水外滲量是否在允許范圍內(nèi)。個別工程在水道首次充水時出現(xiàn)較大

的滲漏量，圍巖滲透穩(wěn)定處理措施十分重要。

1.0.5抽水蓄能電站水道充水時，襯砌、圍巖應(yīng)緩慢加載，內(nèi)水外滲帶來山體地下水位的抬

升有利于改善襯砌受力狀況；排水時，外水內(nèi)滲帶來山體地下水位的降低有利于改善襯砌受

外壓狀況。水道充排水方案要對充排水設(shè)施、水道水位升降速率、監(jiān)測數(shù)據(jù)分析、應(yīng)急預(yù)案

等作出詳細規(guī)定。

26

2術(shù)語

2.1.4高壓水道

工程實踐表明，水道內(nèi)水壓力在200m左右時，水道鋼筋混凝土襯砌開裂，內(nèi)水外滲，

帶來結(jié)構(gòu)受力和圍巖滲透穩(wěn)定方面有其特殊性，故將洞內(nèi)水壓力水頭不小于200m的水道定

義為高壓水道，與《水工隧洞設(shè)計規(guī)范》DL/T5195的定義有區(qū)別。

2.1.12不承載的鋼筋混凝土襯砌

不承載的鋼筋混凝土襯砌采用構(gòu)造配筋，工程實踐中，針對水道的作用水頭、圍巖分類、

襯砌厚度及洞徑等因素，經(jīng)驗配筋率略有差別，其內(nèi)表面配筋率在0.3%左右，部分已建工

程的配筋情況見表2.1.12。

表2.1.12已建部分蓄能電站低壓水道鋼筋混凝土襯砌配筋情況

項目引水隧洞尾水隧洞

洞徑（m）99

水頭（m）80110

PD720990

斷面形式圓形圓形

襯砌厚度（m）0.40.4

廣蓄二期ф1616

(直徑ф,d250250

Ⅰ、Ⅱ類

間距d,面s804804

積s，配筋μ0.229%0.229%

環(huán)向

率μ)ф1616

d200200

Ⅲ、Ⅳ類

s10051005

μ0.287%0.287%

ф16