牛永前

摘  要：在水利工程的建设中，隧洞区域是比较常见的一种建设结构区域。隧洞由于自身的结构特点和施工技术要求与常规的水利工程建设区域有所不同，因此需要在设计阶段就把握好工作开展的要点。隧洞结构的设计工作在具体开展的过程中，不同的设计区域在设计方法上都有所差异，下文本文结合水利工程隧洞设计的不同环节阐述具体的设计要点。

关键词：水利工程;隧洞结构;设计分析

引言：

水利工程項目建设中，隧洞结构的设计是一个系列工程，整体设计工作的开展需要注意的技术要点和参数设置要求有多种不同的类型。具体的设计工作开展过程中要综合考虑各个环节的设计，协同做好整体设计。

一、隧洞设计在水利工程中的重要性

（一）维护水利工程的安全

隧洞结构本身在位置区域和施工建设中就属于风险较大的一个施工环节，在隧洞结构的设计环节把握好设计思路和设计方法，能够通过科学的规划设计和参数设置提高隧洞施工中和完工后的安全系数，对于水利工程来说，在设计阶段就有效规避可能出现的安全隐患是非常重要的[1]。

（二）提高隧洞施工的效率和质量

隧洞结构的特征是复杂性强，这也意味着施工建设中针对隧洞结构的施工建设容易出现工期长，施工技术要求高的问题。设计阶段的工作是在充分考虑了施工建设区域的周边环境和建设要求的基础上开展的工作，需要对整个工程建设的应用效果和安全问题等多方面的问题进行综合考虑[2]。因此，抓住设计环节的要点，提高设计工作的合理性，有利于通过优化前期设计方案为后续的施工建设工作开展提供便利。这能够为进一步提升施工建设的效率和质量起到一定的促进作用。

二、隧洞设计工作开展中的要点分析

隧洞设计工作的开展需要针对不同的设计环节采取相应的设计策略进行应对，力求取得符合项目建设效果的隧洞设计。下文结合不同的设计区域对隧洞设计的要点进行分析。

（一）封堵体设计要点

封堵体在隧洞结构中主要发挥承载重量的作用，其所承载的重量包括了其自身的重量、直接水压、渗水压力、以及由于灌浆操作和围岩施工带来的压力。这几种压力可能以单一作用或综合作用的方式使得封堵体受力。在进行封堵体设计时，应当针对性地在封堵体的建筑原材料中添加具有活性的复合型膨胀节。提高封堵体的承受能力。为了提高设计工作的精确性，在对不同区域的受力情况要通过数据计算的方式进行合理分析，系统性地掌握受力情况。另外，针对封堵体本身的规格尺寸也要进行合理的设计[3]。通常情况下，与封堵体结构规格相关的元素主要是长度因素。现阶段关于封堵体长度的计算方法并没有形成一个完全统一的标准。比较常见的计算方法有二，一是按照封堵洞的尺寸取其倍数进行设计。通常情况下，符合实际应用要求的封堵体尺寸要达到封堵洞洞泾的3倍以上。二是三维有限元分析。这种分析方法主要是通过建立三维有限元计算模型进行数据计算，确定封堵体的尺寸。在计算尺寸指标时，应当注意将计算环境设置为封堵体的工作状态下。

（二）弹性抗力指标设计要点

弹性抗力指标是指隧洞结构在向外变形的过程中产生的一种处在结构物上的反作用力。哲宏作用力的强度与围岩本身的特性有直接的关系。在隧洞结构中，弹性抗力指标承担着一部分的内水压力。因此，设计中还需要充分考虑隧洞结构的稳定性和安全问题，在确保安全运行的基础上做好弹性抗力的设计。另外，具体到弹性抗力指标的计算环节，目前并没有形成一个独立的、具有创新性的计算方法，而是对长期以来运用的常规方法进行沿用。在具体计算中，通常需要通过假设围岩是一种无限且均质的弹性介质，计算中运用固定的计算公式得到弹性抗力的数值。另外，埋深也是影响弹性抗力的一个主要因素。对于埋深指标的具体要求是，深埋深度要高于开挖直径的3倍。并且保持围岩的均质性和稳定性。但这一条件也不能作为单一的条件判定弹性抗力指标，为了提高指标判定的准确性，还需要考虑围岩结构本身的质量[4]。而且从实际出发分析可知，如果遇到中小型的水利工程项目，其隧洞设计工作的开展中，针对围岩结构的前期勘察工作可能会存在充分性不足的问题，这些问题会直接影响深埋的深度设置，通常情况下，不容易达到3倍的直径标准。最后，弹性抗力的计算数据在确认时，还需要考虑其在实际施工建设中的可行性。避免数据指标单纯具有计算价值而失去了具体应用中的价值。

（三）衬砌结构的有效设计

衬砌结构的设计工作开展在现代的隧洞设计中被认定为围岩区域设计的辅助结构设计，设计的主要原则是，通过衬砌结构的附加，提高围岩结构本身的稳定性和应用效果。具体来说，衬砌结构的作用主要有以下几个方面。

1.提高围岩表面的平整度

围岩表面的平整度与围岩结构的密实性有非常直接的联系，要想确保围岩结构的质量，衬砌是修复其表面出现的不平整问题的有效措施，对于项目建设来说，保证衬砌结构的质量和稳定性是提升围岩结构质量的有效路径。另外，从平整度提升的具体作用上分析，有了良好的平整度状态，围岩自身的荷载能力以及对外部环境中温度、湿度等影响因素的抵御能力也会随之加强。

2.提升隧洞设计的安全系数

从隧洞的整体设计效果角度分析，这意味着隧洞结构本身在施工建设中的按安全系数会有所提高。只有在设计环节中充分重视一下几方面问题，才能为取得更好的隧洞运行效果提供有效保障。

三、结束语

综合来讲，水利工程中的隧洞结构设计关系到整个工程项目的建设质量和安全系数，为了取得更好的隧洞结构设计效果，设计人员应当提升参数计算科学性、优化隧洞设计理念等多方面入手进行全面调整和完善。从设计人员自身的角度上来说，其自身也应当注意设计水平的提升，切实按照具体工程项目的要求开展设计工作，通过对设计要点的控制达到控制整个设计工作质量的目的。

参考文献

[1]  孟江红，陈端，王敏.某水利工程平洞石方开挖单价编制要点及实例分析[J].水利水电工程设计，2018，037（002）：23-24.

[2]  宁川.浅谈辽宁蒲石河抽水蓄能电站输水隧洞防渗系统设计与施工[J].陕西水利，2019，000（006）：181-182.

[3]  周圣发.关于水利工程输水隧洞施工技术要点的探究[J].建筑工程技术与设计，2018，000（003）：1390.

[4]  李维华.简析水利工程中输水隧洞施工工艺要点[J].建筑工程技术与设计，2018，000（004）：1868.