高压水工隧洞分缝式透水型钢筋混凝土衬砌结构及施工方法

技术领域

本发明涉及一种高压水工隧洞分缝式透水型钢筋混凝土衬砌结构及施工方法，属于水力发电工程领域。

背景技术

将水流的势能转化为电能的工程就是水力发电工程。常规引水式水电站和抽水蓄能电站的水位落差大，常常建设较长的输水隧洞，称为高压水工隧洞。高压水工隧洞开挖后，为了减小糙率，增大输水能力，需要对其进行衬砌结构施工。在隧洞正常运行时，衬砌需要承受较大的内水压力并将其有效传导至外部的围岩；在隧洞放空时，衬砌需要承受外部的围岩压力或外水压力。

目前高压水工隧洞中常用的衬砌结构有两种，第一种是钢板衬砌，第二种是钢筋混凝土衬砌。若采用钢板衬砌结构，为了保证衬砌结构不被内、外压力破坏，其厚度往往比较大，最终导致工程投资大幅增加。若采用钢筋混凝土衬砌结构，在较大的内压作用下，衬砌混凝土开裂，钢筋易发生锈蚀，影响结构耐久性和安全运行。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种结构简单、施工方便、成本较低、耐久性好的高压水工隧洞分缝式透水型钢筋混凝土衬砌结构及施工方法。

本发明所采用的技术方案是：高压水工隧洞分缝式透水型钢筋混凝土衬砌结构，其特征在于：在钢筋混凝土衬砌与外部围岩之间设置环向接触缝，缝内铺设透水土工布；在钢筋混凝土衬砌内，沿径向设置径向结构缝，缝内铺设透水土工布。

所述环向接触缝的透水土工布厚度为2-5mm。

所述径向结构缝为2条，左右对称，缝内的透水土工布厚度为2-5mm。

本发明高压水工隧洞分缝式透水型钢筋混凝土衬砌结构的施工方法，其特征在于：

1）在高压水工隧洞开挖完成后，首先进行环向接触缝施工，在隧洞内表面铺设厚度为2-5mm的透水土工布；

2）然后进行径向结构缝以下部分的钢筋混凝土衬砌施工；

3）接着进行径向结构缝施工，缝表面铺设厚度为2-5mm的透水土工布；

4）最后进行径向结构缝以上部分的钢筋混凝土衬砌施工。

本发明的有益效果是：在高压水工隧洞正常运行时，利用环向接触缝和径向结构缝土工布的透水性，将衬砌内的水压力透过衬砌直接作用在围岩上，使得衬砌不需要承受内水压力，衬砌混凝土不开裂，钢筋不易发生锈蚀；在高压水工隧洞放空时，利用环向接触缝和径向结构缝土工布的透水性，将衬砌外表面的水迅速排出，使得衬砌不需要承受外水压力，并利用环向接触缝土工布的可压缩性，减小衬砌承受的围岩压力。通过消除或减小衬砌承受的内、外压力，降低其所需要的承载能力，减小衬砌厚度和钢筋用量。本发明结构简单、施工方便，能够大幅节约工程投资、提高衬砌结构的耐久性，具有较高的可靠性及实用性。

附图说明：图1是本发明高压水工隧洞分缝式透水型钢筋混凝土衬砌结构剖视图。

具体实施方式：以下结合本发明的一个具体实施例描述本发明的具体实施方式。

如图1所示，本实施例为一种高压水工隧洞分缝式透水型钢筋混凝土衬砌结构，具有设置在钢筋混凝土衬砌（4）与外部围岩之间的环向接触缝（2）、设置在钢筋混凝土衬砌内的径向结构缝（3）。

本实施例中为了增强钢筋混凝土衬砌与外部围岩之间的透水性，在钢筋混凝土衬砌与外部围岩之间设置环向接触缝（2），缝内铺设厚度为2-5mm的透水土工布。

本实施例中为了增强钢筋混凝土衬砌的透水性，在钢筋混凝土衬砌内沿径向设置2条左右对称的径向结构缝（3），缝内铺设厚度为2-5mm的透水土工布。

在高压水工隧洞正常运行时，利用环向接触缝和径向结构缝土工布的透水性，将衬砌内的水压力透过衬砌直接作用在围岩上，使得衬砌不需要承受内水压力，衬砌混凝土不开裂，钢筋（5）不易发生锈蚀；在高压水工隧洞放空时，利用环向接触缝和径向结构缝土工布的透水性，将衬砌外表面的水迅速排出，使得衬砌不需要承受外水压力，并利用环向接触缝土工布的可压缩性，减小衬砌承受的围岩压力。通过消除或减小衬砌承受的内、外压力，降低其所需要的承载能力，减小衬砌厚度和钢筋用量。

本实施例高压水工隧洞分缝式透水型钢筋混凝土衬砌结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤1，在高压水工隧洞开挖完成后，首先进行环向接触缝（2）施工，在隧洞内表面（1）铺设厚度为2-5mm的透水土工布；

步骤2，然后进行径向结构缝以下部分的钢筋混凝土衬砌（4）施工；

步骤3，接着进行径向结构缝（3）施工，缝表面铺设厚度为2-5mm的透水土工布；

步骤4，最后进行径向结构缝以上部分的钢筋混凝土衬砌施工。

至此，已经结合附图所示的实施例描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。