调压井计算讲解.docx
《调压井计算讲解.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《调压井计算讲解.docx（15页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
调压井计算讲解
调压井交通洞算稿
一、概述
本项目为永久工程，在施工期用于上游调压井的施工，运行期是调压井的永久交通洞；开挖断面采用7.5m×6.5m（宽×高），城门洞型；该项目分两段隧洞（即调压井交通洞1和调压井交通洞2），调压井交通洞1的起点从1560m平台进洞，出洞高程即是调压井交通洞2的进洞高程，调压井交通洞2到达8＃高压管道处的高程须满足1705.5m，且调压井交通洞2在高压管道段须为平坡，在1＃高压管道的上游侧设有倒车段。
同时，调压井交通洞2与4个调压室间应该设有经济合理的连接段。
调压井交通洞在本工程中起着重要作用，在考虑支护措施时，II、III类围岩采用初喷5㎝的C20素混凝土后，再喷10㎝的CF25钢纤维混凝土作为永久支护；III～V类围岩除了采用初喷5㎝的C20素砼和10㎝的CF25钢纤维砼外，还得使用40㎝的模注砼作为永久支护。
在此设计了三个方案共比选。
二、布设依据（原则）
安全、经济、合理是调压井交通洞的布设原则。
在设计时，具体考虑下列问题：
1、洞与洞间要有足够的净距，净距大于1.5～2倍洞径（视围岩情况而定）；
2、纵坡设计要合理，纵坡控制在10％以内；
3、满足转弯半径的要求，转弯半径不小于15m；
4、根据施工和汽车行驶要求，控制支洞转弯处的长度（即转弯段长度不宜过大，也不宜过小）；
5、尽可能使工程量最小，造价最低。
三、设计成果描述
（一）、设计方案描述
1、推荐方案
本项目起点位于1560m平台的南侧，沿平台下游侧经长达812m的调压井交通洞1展线至高程1620m平台，出洞后又马上接一长约1502m（包括长为175m的连接段）的调压井交通洞2螺旋上升至上游调压井顶部的1705.5m高程。
调压井交通洞1有两处弯道，两处弯道的转弯半径均为54m；调压井交通洞2有三处弯道，第一处弯道的转弯半径为54m，另两处弯道的转弯半径均为44m。
调压井交通洞1的平均坡度为7.39％，调压井交通洞2从1620m到8＃高压管道处的平均坡度为7.79％，此后230m长的一段为平坡（包括后设长为12.5m的倒车段）。
调压井交通洞2到4＃调压室的连接段长24m，调压井交通洞2到3＃调压室的连接段长25m，调压井交通洞2到2＃调压室的连接段长度为62m，调压井交通洞2到1＃调压室的连接段长度为64m，连接段的总长为175m。
调压井交通洞与其余洞室的净距均满足相应规范的要求。
2、比较方案1
本项目起点位于1560m平台的北侧，沿平台上游侧经长达832m的调压井交通洞1展线至高程1620m平台，出洞后又马上接一长约1473m（包括长为182m的连接段）的调压井交通洞2上升至上游调压井顶部的1705.5m高程。
调压井交通洞1有两处弯道，两处弯道的转弯半径均为54m；调压井交通洞2有两处弯道，第一处弯道的转弯半径为44m，另一处弯道的转弯半径为36m。
调压井交通洞1的平均坡度为7.21％，调压井交通洞2从1620m到8＃高压管道处的平均坡度为8.06％，此后230m长的一段为平坡（包括后设长为12.5m的倒车段）。
调压井交通洞2到4＃调压室的连接段长26m，调压井交通洞2到3＃调压室的连接段长27m，调压井交通洞2到2＃调压室的连接段长度为64m，调压井交通洞2到1＃调压室的连接段长度为65m，连接段总长为182m。
调压井交通洞与其余洞室的净距均满足相应规范的要求。
3、比较方案2
本项目起点位于辅助洞东端出口的“锅膛岩”附近，进口高程1560m，沿平台上游侧经长达907m的调压井交通洞1展线至高程1638m平台，出洞后跨一小桥，又马上接一长约1241m（包括长为167m的连接段）的调压井交通洞2上升至上游调压井顶部的1705.5m高程。
调压井交通洞1有一处弯道，该弯道的转弯半径为104m；调压井交通洞2有三处弯道，第一处弯道（即靠近起点）的转弯半径为40m，第二处弯道的转弯半径为30m，第三处弯道（即靠近高于管道）的转弯半径为40m。
调压井交通洞1的平均坡度为8.6％，调压井交通洞2从1638m到8＃高压管道处的平均坡度为7.99％，此后230m长的一段为平坡（包括后设长为12.5m的倒车段）。
调压井交通洞2到4＃调压室的连接段长25m，调压井交通洞2到3＃调压室的连接段长25m，调压井交通洞2到2＃调压室的连接段长度为58m，调压井交通洞2到1＃调压室的连接段长度为59m，连接段总长为167m。
调压井交通洞与其余洞室的净距均满足相应规范的要求。
（二）、工程量计算
因为调压井交通洞的所有断面均相同，故而其所有开挖断面可统一表示为右图：
开挖断面面积为：
A＝7.5×4.2＋（π×4.22）÷360×126.1。
－1/2×7.5×1.93＝43.65㎡
1、推荐方案：
（1）、石方洞挖量V（阶段系数1.05）
调压井交通洞1（洞长812m）：
V=1.05×A×L=1.05×43.65×812
=37216m3
调压井交通洞2（洞长1502m）：
V=1.05×A×L=1.05×43.65×1502=68840m3
（2）、进出口混凝土（采用C25混凝土）
参照已有工程取V＝3300m3
（3）、喷混凝土量
根据调压井交通洞的功能，II、III类围岩考虑采用初喷5㎝C20的素混凝土，再喷10㎝CF25钢纤维混凝土作为永久支护，钢纤维掺量为55kg/m3。
其喷混凝土的面积按S=周长×洞长估算：
调压井交通洞1（洞长812m）：
喷混凝土的面积为：
S=17.66×812=14340㎡
C20的量为：
m=14340×0.05＝717m3
CF25的量为：
m=14340×0.1=1434m3
钢纤维用量为：
m=1434×55=78870kg
调压井交通洞2（洞长1502m）：
喷混凝土的面积为：
S=17.66×1502＝26525㎡
C20的量为：
m=26525×0.05＝1326m3
CF25的量为：
m=26525×0.1=2653m3
钢纤维用量为：
m=2653×55=145915kg
（4）、锚杆用量
锚杆支护按喷混凝土量的70％计，并按1.5m×1.5m，L=3m，Φ22布置。
调压井交通洞1锚杆的根数：
n＝14340×70％÷（1.5×1.5）＝4461.3根
取n=4462根
调压井交通洞2锚杆的根数：
n=26525×70％÷（1.5×1.5）=8252.3根
取n＝8253根。
（5）、混凝土衬砌
III~V类围岩除了喷15cm厚的混凝土外，再用40cm厚的C25模注混凝土衬砌。
考虑30％洞段需混凝土衬砌（考虑1.05的阶段系数）。
每延米衬砌混凝土的面积：
Ac=A－[6.4×4.1＋（π×3.82）÷360×123.3。
－1/2×6.4×1.81]=43.65-36.86=6.8㎡
调压井交通洞1衬砌混凝土的量为：
V=1.05×812×30%×6.8
=1739m3
调压井交通洞2衬砌混凝土的量为：
V＝1.05×1502×30％×6.8＝3217m3
（6）、排水孔
按洞长的40％需设排水孔考虑，每断面布置6孔，排距按3m，孔深按2.5m考虑，由此可得；
调压井交通洞1的排水孔总量：
L=812×40%÷3×6×2.5=1624m
调压井交通洞2的排水孔总量：
L=1502×40%÷3×6×2.5=3004m
（7）、回填灌浆
定拱均需回填灌浆，定拱长为9.26m，由该值乘以调压交通洞各自的洞长，即可求得回填灌浆量。
调压井交通洞1为：
S=9.26×812＝7519㎡
调压井交通洞2为：
S＝9.26×1502＝13909㎡
（8）、固结灌浆
按洞长的30％需固结灌浆计，灌浆孔按3m×3m×3m,孔深3m，每断面布置8孔布置。
调压井交通洞1：
总孔数为：
n=812×30%÷3×8＝649.6个
取n=650个
灌浆量为：
L＝3n＝3×650＝1950m
调压井交通洞2：
总孔数为：
n=1502×30%÷3×8＝1201.6个
取n＝1202个
灌浆量为：
L＝3n＝3×1202＝3606m
（9）、钢筋用量
两个调压井交通洞的钢筋用量按进出口混凝土及衬砌混凝土总量每方60kg/m3计算；
调压井交通洞1的钢筋用量：
W1=（3300＋1739）×60=302.3t
调压井交通洞2的钢筋用量：
W2=（3300＋3217）×60=391t
2、比较方案1
（1）、石方洞挖量V（阶段系数1.05）
调压井交通洞1（洞长832m）：
V=1.05×A×L=1.05×43.65×832＝38133m3
调压井交通洞2（洞长1473m）：
V=1.05×A×L=1.05×43.65×1473＝67511m3
（2）、进出口混凝土（采用C25混凝土）
参照已有工程取V＝3300m3
（3）、喷混凝土量
根据调压井交通洞的功能，II、III类围岩考虑采用初喷5㎝C20的素混凝土，再喷10㎝CF25钢纤维混凝土作为永久支护，钢纤维掺量为55kg/m3。
其喷混凝土的面积按S=周长×洞长估算：
调压井交通洞1（洞长832m）：
喷混凝土的面积为：
S=17.66×832＝14693㎡
C20的量为：
m=14693×0.05＝735m3
CF25的量为：
m=14693×0.1=1469m3
钢纤维用量为：
m=1469×55=80795kg
调压井交通洞2（洞长1473m）：
喷混凝土的面积为：
S=17.66×1473＝26013㎡
C20的量为：
m=26013×0.05＝1301m3
CF25的量为：
m=26013×0.1=2601m3
钢纤维用量为：
m=2601×55=143055kg
（4）、锚杆用量
锚杆支护按喷混凝土量的70％计，并按1.5m×1.5m，L=3m，Φ22布置。
调压井交通洞1锚杆的根数：
n＝14693×70％÷（1.5×1.5）＝4571.2根
取n=4572根
调压井交通洞2锚杆的根数：
n=26013×70％÷（1.5×1.5）=8092.9根
取n＝8093根。
（5）、混凝土衬砌
III~V类围岩除了喷15cm厚的混凝土外，再用40cm厚的C25模注混凝土衬砌。
考虑30％洞段需混凝土衬砌（考虑1.05的阶段系数）。
每延米衬砌混凝土的面积：
Ac=A－[6.4×4.1＋（π×3.82）÷360×123.3。
－1/2×6.4×1.9]=43.65-36.86=6.8㎡
调压井交通洞1衬砌混凝土的量为：
V=1.05×832×30%×6.8=1782m3
调压井交通洞2衬砌混凝土的量为：
V＝1.05×1473×30％×6.8＝3155m3
（6）、排水孔
按洞长的40％需设排水孔考虑，每断面布置6孔，排距按3m，孔深按2.5m考虑，由此可得；
调压井交通洞1的排水孔总量：
L=832×40%÷3×6×2.5=1664m
调压井交通洞2的排水孔总量：
L=1473×40%÷3×6×2.5=2946m
（7）、回填灌浆
定拱均需回填灌浆，定拱长为9.26m，由该值乘以调压交通洞各自的洞长，即可求得回填灌浆量。
调压井交通洞1为：
S=9.26×832＝7704㎡
调压井交通洞2为：
S＝9.26×1473＝13640㎡
（8）、固结灌浆
按洞长的30％需固结灌浆计，灌浆孔按3m×3m×3m,孔深3m，每断面布置8孔布置。
调压井交通洞1：
总孔数为：
n=832×30%÷3×8＝665.6个
取n=666个
灌浆量为：
L＝3n＝3×666＝1998m
调压井交通洞2：
总孔数为：
n=1473×30%÷3×8＝1178.4个
取n＝1179个
灌浆量为：
L＝3n＝3×1179＝3537m
（9）、钢筋用量
两个调压井交通洞的钢筋用量按进出口混凝土及衬砌混凝土总量每方60kg/m3计算；
调压井交通洞1的钢筋用量：
W1=（3300＋1782）×60=304.9t
调压井交通洞2的钢筋用量：
W2=（3300＋3155）×60=387.3t
3、比较方案2
（1）、石方洞挖量V（阶段系数1.05）
调压井交通洞1（洞长907m）：
V=1.05×A×L=1.05×43.65×907＝41570m3
调压井交通洞2（洞长1241m）：
V=1.05×A×L=1.05×43.65×1241＝56878m3
（2）、进出口混凝土（采用C25混凝土）
参照已有工程取V＝3300m3
（3）、喷混凝土量
根据调压井交通洞的功能，II、III类围岩考虑采用初喷5㎝C20的素混凝土，再喷10㎝CF25钢纤维混凝土作为永久支护，钢纤维掺量为55kg/m3。
其喷混凝土的面积按S=周长×洞长估算：
调压井交通洞1（洞长907m）：
喷混凝土的面积为：
S=17.66×907＝16018㎡
C20的量为：
m=16018×0.05＝801m3
CF25的量为：
m=16018×0.1=1602m3
钢纤维用量为：
m=1602×55=88110kg
调压井交通洞2（洞长1241m）：
喷混凝土的面积为：
S=17.66×1241＝21916㎡
C20的量为：
m=21916×0.05＝1096m3
CF25的量为：
m=21916×0.1=2192m3
钢纤维用量为：
m=2192×55=120560kg
（4）、锚杆用量
锚杆支护按喷混凝土量的70％计，并按1.5m×1.5m，L=3m，Φ22布置。
调压井交通洞1锚杆的根数：
n＝16018×70％÷（1.5×1.5）＝4983.3根
取n=4984根
调压井交通洞2锚杆的根数：
n=21916×70％÷（1.5×1.5）=6818.3根
取n＝6819根。
（5）、混凝土衬砌
III~V类围岩除了喷15cm厚的混凝土外，再用40cm厚的C25模注混凝土衬砌。
考虑30％洞段需混凝土衬砌（考虑1.05的阶段系数）。
每延米衬砌混凝土的面积：
Ac=A－[6.4×4.1＋（π×3.82）÷360×123.3。
－1/2×6.4×1.9]=43.65-36.86=6.8㎡
调压井交通洞1衬砌混凝土的量为：
V=1.05×907×30%×6.8=1943m3
调压井交通洞2衬砌混凝土的量为：
V=1.05×1241×30%×6.8=2658m3
（6）、排水孔
按洞长的40％需设排水孔考虑，每断面布置6孔，排距按3m，孔深按2.5m考虑，由此可得；
调压井交通洞1的排水孔总量：
L=907×40%÷3×6×2.5=1814m
调压井交通洞2的排水孔总量：
L=1241×40%÷3×6×2.5=2482m
（7）、回填灌浆
定拱均需回填灌浆，定拱长为9.26m，由该值乘以调压交通洞各自的洞长，即可求得回填灌浆量。
调压井交通洞1为：
S=9.26×907＝8399㎡
调压井交通洞2为：
S＝9.26×1241＝11492㎡
（8）、固结灌浆
按洞长的30％需固结灌浆计，灌浆孔按3m×3m×3m,孔深3m，每断面布置8孔布置。
调压井交通洞1：
总孔数为：
n=907×30%÷3×8＝725.6个
取n=726个
灌浆量为：
L＝3n＝3×726＝2178m
调压井交通洞2：
总孔数为：
n=1241×30%÷3×8＝992.8个
取n＝993个
灌浆量为：
L＝3n＝3×993＝2979m
（9）、钢筋用量
两个调压井交通洞的钢筋用量按进出口混凝土及衬砌混凝土总量每方60kg/m3计算；
调压井交通洞1的钢筋用量：
W1=（3300＋1943）×60=314.6t
调压井交通洞2的钢筋用量：
W2=（3300＋2658）×60=357.5t
调压井交通洞特性表
表1
序号
方案
支洞
名称
断面尺寸
（m×m）
起/止高程
（m）
洞长
（m）
平均坡度
（%）
1
推荐方案
调压井交通洞1
7.5×6.5
1560/1620
812
7.39
调压井交通洞2
7.5×6.5
1620/1705.5
1502
7.79
2
比较方案1
调压井交通洞1
7.5×6.5
1560/1620
832
7.21
调压井交通洞2
7.5×6.5
1620/1705.5
1473
8.06
3
比较方案2
调压井交通洞1
7.5×6.5
1560/1638
907
8.60
调压井交通洞2
7.5×6.5
1638/1705.5
1241
7.99
（三）、方案比较
根据施工进度安排，调压井上部的永久通道需安排在前期施工。
目前，辅助洞的施工即将进入高峰时期，辅助洞东端洞口至锅膛岩之间的辅助洞施工场地布置已基本成型，因此对于方案三来说，虽然通道布置有利于地下水的归槽，但调压井与引水隧洞相比，地下水问题并不突出，而且厂区地勘探洞等低高程洞室的开挖也已降低了本区地下水水位；本方案洞口的施工必然影响到辅助洞洞口施工场地的调整，与方案一、二相比，对辅助洞承包人的干扰较大。
方案一、方案二的隧洞长度基本相同，不同的是方案一洞口布置在1560m平台的南侧，方案二布置在1560m平台的北侧。
方案一避开了引水隧洞1560m的洞口车场，与引水隧洞的施工干扰较小；而方案二不能避开引水隧洞的1560m车场，且与高线公路的小水沟隧洞出口较近，对行车安全不利。
综上所述，对于上游调压井的上部通道的布置选用方案一。
调压井交通洞工程量表
表2
序号
方案
支洞名称
喷混凝土量
衬砌混凝土（m3）
锚杆用量
（根）
排水孔
（m）
回填灌浆
（㎡）
固结灌浆
（m）
钢筋用量
（t）
进出口混凝土量（m3）
洞挖量
（m3）
C20砼
（m3）
CF25砼
（m3）
钢纤维
（t）
1
推荐方案
调压井交通洞1
717
1434
78.9
1739
4462
1624
7519
1950
302.3
3300
37216
调压井交通洞2
1326
2653
145.9
3217
8253
3004
13909
3606
391
3300
68840
2
比较方案1
调压井交通洞1
735
1469
80.8
1782
4572
1664
7704
1998
304.9
3300
38133
调压井交通洞2
1301
2601
143.1
3155
8093
2946
13640
3537
387.3
3300
67511
3
比较方案2
调压井交通洞1
801
1602
88.1
1943
4984
1814
8399
2178
314.6
3300
41570
调压井交通洞2
1096
2192
120.6
2658
6819
2482
11492
2979
357.5
3300
56878
升级会员 