青山沖水庫引水放空隧洞襯砌結構計算方法對比與配筋優化

郭巍巍 劉春鋒 衛力

青山沖水庫工程位于貴州省玉屏縣，水庫總庫容1 287 萬m3，Ⅲ等工程，工程規模為中型，樞紐主要建筑物有面板堆石壩（最大壩高83.9 m）、溢洪道、引水放空隧洞等，大壩和溢洪道為2 級建筑物，引水放空隧洞為3 級建筑物。

在相同面積的過水斷面中圓形斷面的濕周最小、水頭損失最小，且圓形結構具有對稱性和較好受力條件，因此，圓形壓力隧洞是水利工程中常見的一種輸水結構。常用的圓形壓力隧洞鋼筋混凝土襯砌結構計算方法有彈性力學法（厚壁圓筒法）、非線彈性法（文克爾地基曲梁法）、邊值法、有限元法等。

圓形有壓隧洞涉及到復雜的襯砌與圍巖相互作用機理，襯砌所受的部分外荷載也難以準確確定。因此，設計實踐中，在相同計算條件下采用不同計算方法，計算結果往往相差較大，給結構配筋選取帶來困難。下面以青山沖水庫工程有壓引水隧洞的襯砌結構計算為例，對比不同計算方法的結果差異，討論計算結果的選用和配筋優化。

1 隧洞概況及地形、地質條件

本圓形引水放空隧洞建筑物級別為3 級，隧洞進口高程385.00 m，出口高程370.00 m，沿線地面高程366～470 m。凈內直徑3.5 m，采用C25 鋼筋混凝土襯砌、HRB400 級鋼筋。最大內水壓力水頭75 m，外水水頭取67 m。隧洞圍巖巖性為灰色砂質頁巖，弱-微風化為主，構造跡象以節理裂隙為主，大部分洞段位于地下水位以下，巖體滲透性為弱-微透水，地震基本裂度為Ⅵ度。隧洞大部分為Ⅲ類圍巖，進出口局部為Ⅳ類圍巖，不同類別圍巖物理力學指標建議值見表1。……