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| NB/T 10391-2020 |
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水工隧洞设计规范
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NB/T 10391-2020
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有效
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| 标准编号 | NB/T 10391-2020 (NB/T10391-2020) | | 中文名称 | 水工隧洞设计规范 | | 英文名称 | Code for Design of Hydraulic Tunnel | | 行业 | 能源行业标准 (推荐) | | 中标分类 | P59 | | 国际标准分类 | 27.140 | | 字数估计 | 153,139 | | 发布日期 | 2020-10-23 | | 实施日期 | 2021-02-01 | | 旧标准 (被替代) | DL/T 5195-2004 | | 标准依据 | 国家能源局公告2020年第5号 | | 发布机构 | 国家能源局 | NB/T 10391-2020: 水工隧洞设计规范
NB/T 10391-2020 英文名称: (Design specification for hydraulic tunnel)
中华人民共和国能源行业标准
P NB/T 10391 一 2020
代替 DL/T 5195 一 2004
水工隧洞设计规范
国家能源局 发布
中华人民共和国能源行业标准
水工隧洞设计规范
主编部门：水电水利规划设计总院
批准部门：国 家 能 源 局
中国水利水电出版社
1 总则
1.0.1 为规范水工隧洞设计，做到安全可靠、技术先进和经济合理，制定本规范。
1.0.2 本规范适用于水电工程新建、改建、扩建的水工隧洞设计。
1.0.3 水工隧洞的级别应按国家现行标准《防洪标准》GB 50201 和《水电枢纽
工程等级划分及设计安全标准》DL 5180 的有关规定执行。
1.0.4 水工隧洞设计应充分利用围岩的自稳能力、承载能力和抗渗能力。
1.0.5 采用钢板衬砌的有压水工隧洞，其结构设计应按现行行业标准《水电站压
力钢管设计规范》NB/T 35056 的有关规定执行。
1.0.6 水工隧洞设计应满足工程总体规划和环境保护的要求。
1.0.7 水工隧洞设计，除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。
3 基本规定
3.0.1 水工隧洞设计应根据枢纽布置、隧洞功能和不同设计阶段的要求，收集水
文、泥沙、动能经济、地形、地质、地震、生态环境、水土保持、施工条件、金
属结构、机电设备、建筑材料及运行方式等方面的资料。
3.0.2 隧洞进出口及沿线的地质勘察工作，应根据地形、地质条件的复杂程度、
隧洞的级别和不同的设计阶段，按现行国家标准《水力发电工程地质勘察规范》
GB 50287 的有关规定执行。1 级高压隧洞及高压混凝土岔洞应在现场选择代表
性地段进行地应力测试、水力劈裂等试验。
3.0.3 水工隧洞在前期设计阶段应收集下列基本地质资料：
1 隧洞沿线的围岩特性、地质构造及地应力。
2 沿洞线的岩溶及水文地质。
3 隧洞进出口及相关边坡的稳定情况。
4 影响隧洞安全的溶洞、突涌水、岩爆、高地温、有害气体及放射性物质等
地质现象。
3.0.4 水工隧洞开挖应根据实际情况，及时进行地质编录，收集和核对地质资料，
并为施工进行地质预报。地质条件复杂的洞段，施工中宜采用导洞、超前钻孔、
超前物探等方法探明地质条件。
3.0.5 水工隧洞的围岩分类应符合现行国家标准《水力发电工程地质勘察规范》
GB 50287 的有关规定。
3.0.6 水工隧洞设计采用的喷射混凝土、锚杆、混凝土、钢筋等材料参数应符合
国家现行标准《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》GB 50086 和《水工
混凝土结构设计规范》DL/T 5057 的有关规定。
3.0.7 长输水发电隧洞宜设置集石坑。
4 隧洞布置
4.1 洞线选择
4.1.1 洞线应根据隧洞的用途及特点，综合考虑地形、地质、埋深、生态环境、
水土保持、枢纽总布置、水力学、施工、运行、沿线建筑物等各种因素，通过技
术经济比较选定。
4.1.2 在满足枢纽总布置要求的前提下，洞线宜选在地质构造简单、岩体完整稳
定、水文地质条件有利及施工、交通方便的地区，并应满足下列规定：
1 洞线与岩层层面、主要构造断裂面及软弱带的走向宜有较大的夹角，其
夹角不宜小于 30º；对层间结合疏松的高倾角薄岩层，其夹角不宜小于 45º。夹
角小于规定值时应采取工程措施。
2 高地应力地区的隧洞应考虑地应力对围岩稳定的影响，洞线与最大水平
地应力方向宜一致或呈小角度相交。
3 泄洪洞、放空洞、冲沙洞等泄水洞出口轴线与下游河道中泓线的夹角应
根据泄水洞出口的地形地质条件和水力学条件等因素确定。
4.1.3 埋深不大或接近地表的隧洞可采用加大埋深、明渠或管道方案，方案宜通
过技术经济比较选定。
4.1.4 隧洞的最小岩体覆盖厚度应根据地形条件、地质条件、岩体的抗抬能力、
抗渗透特性、洞内水压力和支护型式等因素分析确定，并应符合下列规定：
1 有压隧洞岩体最小覆盖厚度（图 4.1.4），应按洞内静水压力小于洞顶以
上岩体重力的要求确定，宜按下式计算：
4.1.5 过流量较大且工程地质条件不利于开挖大断面的隧洞可采用两条或多条
布置方案，并应符合下列要求：
1 布置方案应根据水力和岩体应力条件、首部和尾部建筑物布置、施工和运
行条件、分期投入运行的可能性、工程造价和工期等因素综合分析确定。
2 多条泄洪洞平行布置方案应根据相邻隧洞进口水流条件及开挖协调、出口
建筑物布置及下游河床的抗冲能力等因素综合分析确定，并与隧洞附属建筑物协
调。
4.1.6 空间相邻或交叉的隧洞之间的岩体厚度应根据布置的需要、地形地质条件、
围岩的应力和变形情况、岩体水力劈裂及渗透稳定、隧洞的断面形状和尺寸、施
工方法、运行及检修条件等因素综合分析确定。岩体厚度不宜小于洞径较小者的
2 倍开挖洞径（洞宽），并应保证运行期不发生渗透失稳和水力劈裂。
4.1.7 洞线穿过坝基、坝肩或其他建筑物地基的隧洞应满足下列要求：
1 隧洞与上述建筑物之间的岩体厚度应满足结构和防渗的要求。
2 有压隧洞应分析与大坝帷幕、厂房帷幕的布置关系，并应根据围岩条件、
相邻建筑物情况确定防渗和排水措施。
4.1.8 高压隧洞与地下厂房之间应设钢衬段，钢衬段长度不宜小于最大静水头的
0.25倍。
4.1.9 隧洞过沟方案应根据地形、地质、水文、施工和抗震条件，通过绕沟和跨
沟方案技术经济比较确定，跨沟方案应考虑沟谷中的洪水和泥石流的影响。
4.1.10 水工隧洞的平面转弯段应符合下列规定：
1 低流速无压隧洞转弯半径不宜小于 5 倍洞径（洞宽），转角不宜大于 60°。
在弯道的首尾应设置直线段，长度不宜小于 5 倍的洞径（洞宽）。低流速有压隧
洞可适当降低要求，但转弯半径不宜小于 3 倍洞径（洞宽）。
2 高流速无压隧洞洞线在平面上宜布置为直线。
3 高流速有压隧洞弯道参数宜通过水工模型试验确定。
4 采用掘进机及有轨运输出渣的隧洞，转弯半径和转角应满足掘进机和有轨
运输的要求。
4.1.11 高流速隧洞竖曲线型式和半径宜通过水工模型试验确定。低流速无压隧
洞竖曲线半径不宜小于 5 倍洞径（洞宽）；低流速有压隧洞竖曲线半径不宜小于
3 倍洞径（洞宽）。竖曲线之间的连接布置应结合水力学条件、施工方法等因素
综合确定。
4.1.12 隧洞纵坡应根据运行要求、水力学条件、上下游的衔接、施工和检修条
件等因素确定，不宜设置反坡。
4.1.13 钻爆法施工的长隧洞应设置施工支洞。支洞的数目及长度应根据沿线地
形、地质条件、对外交通情况、施工条件、工程量及工期等要求，通过技术经济
比较后确定。
4.2 进出口布置
4.2.1 隧洞进出口布置宜根据功能要求、枢纽总布置、地形地质条件、水力学条
件、防淤、防冲和防污要求等因素确定。
4.2.2 洞口宜选在地质构造简单，覆盖层、岩石风化及卸荷较浅的岸坡，宜避开
断层、崩塌、滑坡及泥石流等不良地质区域。
4.2.3 进出口边坡应根据边坡稳定分析结果采取加固、防水及排水措施，宜避免
高边坡开挖。
4.2.4 发电引水隧洞的进口布置应符合现行行业标准《水电站进水口设计规范》
DL/T 5398 的有关规定。其他水工隧洞进口布置可采用开敞式或深式，进口布置
应符合下列规定：
1 开敞式进口过水边界应平顺圆滑。控制堰（闸）体型设计要求应符合现行
行业标准《溢洪道设计规范》DL/T 5166 的有关规定。
2 深式短管进口宜包括进口喇叭段、门槽段和压坡段。工作闸门前压坡段应
为收缩型，段内压力分布应沿程平顺递减，避免空化。
3 深式长管进口宜采用顶部和两侧三向收缩的椭圆曲线型式。
4 进流方式应避免在进口前产生不利漩涡和回流。地形或布置、体型较复杂
的进口应通过水工模型试验验证。
4.2.5 抽水蓄能电站输水隧洞洞口布置应适应水流双向流动的要求，宜通过水工
模型试验确定。
4.2.6 有压泄水洞出口应与下游良好衔接，出口洞段体型应符合下列规定：
1 出口洞段的体型宜根据水力学条件、工作闸门型式和布置、启门方式确定。
2 出口断面面积宜为洞身断面面积的 85％～90％。沿程体型变化多、洞内
水流条件差时，收缩率宜采用 80％～85％。重要的水工隧洞应进行水工模型试
验。
4.2.7 水工隧洞的补排气设施设计应符合下列规定：
1 有压隧洞应在进口或出口设置通气孔洞，通气孔洞面积可按现行行业标准
《水电站进水口设计规范》DL/T 5398 有关公式计算。
2 设有掺气设施的高流速无压隧洞宜根据水流流速分段设置与外界大气相
通的独立补气洞，补气洞的位置及数量宜通过水工模型试验确定。地下工作闸室
宜设置独立的补气洞。补气平均风速宜小于 40 m/s，最大风速宜小于 60 m/s。
4.2.8 泄水洞出口布置应保证下泄水流不影响其他建筑物及设施的安全和正常
运行。
4.3 多用途隧洞
4.3.1 隧洞布置方案应根据隧洞的用途、运行和施工条件，研究临时与永久相结
合及一洞多用的可行性和经济性。
4.3.2 临时与永久相结合的隧洞设计应满足临时过水和永久运行要求。
4.3.3 导流隧洞设计宜研究将全部或部分洞段利用作为泄洪洞、放空洞、排沙洞
和发电尾水洞等永久水工隧洞的可能性。
4.3.4 改建泄洪洞可采用旋流、洞塞、孔板等洞内消能形式，应结合泄量规模、
水头及坝体两岸防渗布置，河床和两岸地形、地质条件，下游河道水深及水位变
幅情况等因素综合研究确定，并应通过水工模型试验验证。
5 横断面形状及尺寸
5.1 一般规定
5.1.1 洞身的横断面形状和尺寸应根据隧洞的用途、水力条件、工程地质及水文
地质、地应力情况、围岩加固方式、施工方法等因素，通过技术经济分析确定。
5.1.2 隧洞洞内流态应符合下列规定：
1 有压隧洞不应出现明满流交替的流态，在最不利运行条件下，全线洞顶处
最小压力水头不应小于 2.0 m。
2 高流速的泄水洞不应出现明满流交替的流态。低流速的泄水洞可在校核洪
水工况时出现明满流交替的流态。
3 尾水洞、导流隧洞经研究论证可允许出现明满流交替流态。
5.1.3 明满流交替过渡的隧洞应加强结构强度、刚度及整体性设计。
5.2 横断面形状
5.2.1 有压隧洞宜采用圆形断面，洞径和内外水压力较小时可采用便于施工的其
他断面形式。无压隧洞宜采用圆拱直墙式断面，圆拱中心角宜为 90°～180°。
当地质条件差或洞轴线与岩层夹角小于本规范第 4.1.2 条的规定时，隧洞断面宜
选用圆形或马蹄形断面。
5.2.2 断面的高宽比可根据地质、地应力及水力条件选用，宜取 1.0~1.5，并宜
符合下列要求：
1 当水平地应力大于垂直地应力时，高宽比宜取小值。
2 当垂直地应力大于水平地应力，或遇有层间结合疏松的缓倾角薄岩层时，
高宽比宜取大值。
3 明流进出口且水位变化大的隧洞高宽比宜取大值。
5.2.3 较长隧洞可采用多种断面形状，但不宜频繁变化，不同断面的衔接应符合
下列规定：
1 不同断面之间应设置渐变段，渐变段的边界应采用平缓曲线，并便于施工。
2 有压隧洞渐变段的扩散角或收缩角宜采用 6°～10°，长度不宜小于 1.5
倍洞径（洞宽）。
3 高流速无压隧洞渐变段的体型应通过水工模型试验选定。
5.3 横断面尺寸
5.3.1 水电站的输水隧洞的断面尺寸应通过动能经济比较确定。
5.3.2 泄水洞的断面尺寸应满足隧洞在各种运行工况下的过流能力要求。
5.3.3 导流隧洞的断面尺寸应根据导流流量、进出口高程、围堰高度、出口水流
衔接等因素，通过技术经济比较确定。
5.3.4 隧洞断面最小尺寸应考虑横断面形状和施工方法，圆形断面隧洞的直径不
宜小于 2.0 m，非圆形断面隧洞的高度不宜小于 2.0 m，宽度不宜小于 1.8 m。
5.3.5 通气条件良好的低流速无压隧洞，断面尺寸应符合下列规定：
1 恒定流条件下，洞内水面线以上的面积不宜小于隧洞断面面积的 15％，
洞内水面线以上的高度不应小于 0.4 m。
2 非恒定流条件下，水面线计算考虑涌波后，洞内水面线以上的面积和高度
可适当减小。
3 不衬砌和锚喷隧洞、长度大于 1.0 km 的隧洞，洞内水面线以上的面积和
高度可适当增加。
5.3.6 高流速无压隧洞断面尺寸应考虑掺气的影响，掺气水面线以上的面积......
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