封堵体承受的基本荷载主要有：水压力、渗透压力、自重以及地震荷载等，除此之外封
堵体周界还存在综合围压，综合围压主要表现在以下几个方面：

 

　　（

1）围岩应力重分布的影响，洞室开挖后，出现第一次应力重分布，表现为洞周某一

范围内的切向应力增大而径向应力减小，洞壁处径向应力为零。隧洞封堵蓄水后，其周边的
岩石处于饱和水状态，围岩应力的水平分量和垂直分量之比发生了变化，由此带来洞周各
点将发生收敛变形，即产生第二次应力重分布，第二次应力重分布的结果将导致封堵体承
受一定的围岩压力。

 

　　（

2）灌浆应力的影响。混凝土浇筑完成后，封堵体必须进行回填灌浆，必要时还要进

行二次回填灌浆，有时还需要进行围岩的固结灌浆和周边的接触灌浆。灌浆后，在封堵体周
边必然产生附加径向应力，从而使封堵体与围岩间出现相互作用的弹性抗力。不少工程的原
型观测结果表明，即使考虑了混凝土和围岩徐变以及浆液结石收缩等因素造成的应力松弛
接缝部位的灌浆残余应力仍可保持初始应力的

40%~70%。 

　　（

3）混凝土内掺入复合型膨胀剂后带来的挤压影响。为简化施工，近年来许多工程的

封堵体均采用了膨胀混凝土，采用膨胀混凝土，不仅可以抵消混凝土的收缩变形，而且还
可对围岩产生（

0.2~0.3）mpa 的压应力。 

　　

4 封堵体的设计等级及设计原则 

　　封堵体的设计等级主要与挡水时充当的作用有关。充当坝体作用的封堵体，其设计等级
应与坝体保持一致，过坝涵洞封堵体实际上是坝体的一部分，导流隧洞主洞封堵体尽管上
游有衬砌结构和闸门保护，但其设计水位一般都比大坝的设计水位低，其作用一般不予考
虑，因此导流隧洞主洞封堵体仍是大坝的一部分。充当围岩作用的封堵体应与所在主洞的建
筑物设计等级保持一致。充当围堰作用的封堵体，其建筑物设计等级一般为

IV 级，但当拦

洪库容超过

1.0 亿 M3 时，建筑物设计等级应提高一级，按 III 级建筑物设计。 

　　

5 封堵体的结构计算 

　　以往工程常用的确定封堵体长度的计算方法主要有以下六种：

 

　　（

1）按 4 倍以上洞径或洞宽确定，其缺陷是没有考虑水头等因素； 

　　（

2）按挪威的经验公式 L=(3~5)H/100 确定，其缺陷是忽略了隧洞断面大小等因素； 

　　按照经验公式

L=hD/50 确定，其缺陷是在高水头时计算结果偏于安全； 

　　（

4）参照重力坝的计算方法，用基础面的抗滑稳定条件确定，虽然概念明确，但是侧

面和顶拱不计或少计粘聚力，不符合实际情况；

 

　　（

5）按照混凝土抗冲压剪切原则确定，设计概念明确，计算简便，其柱面剪应力平均

分布的假定与三维有限元计算的结果比较接近，有较好的实用性；

 

　　（

6）数值分析的方法，主要是三维有限元法，三维有限元计算是近年来随着数值计算

的发展而发展起来的，主要有弹性、弹塑性等力学模型。有限元计算成果和常规计算成果相
差较大，且模型不同计算结果差别也比较大，因此《水工隧洞设计规范》（

SL279-2002）推

荐对于等断面封堵体长度，可按照圆柱面冲压剪切原则确定，该方法计算的结果与三维有
限元计算成果拟合较好、又容易接受且计算简便。

“冲压剪切计算法”认为，封堵体在水推力

作用下存在沿周边发生剪切破坏的趋势，封堵体的安全条件是周界上的平均剪应力不大于
混凝土与岩石间的容许剪应力。将封堵体视为静水作用下的刚体，剪应力沿周界均匀分布。
其计算公式为：

 

　　

 

　　

 

　　水工隧洞封堵是水工建筑物的重要组成部分，其施工也是工程建设中的重要环节之一
在设计施工中应引起足够重视。在水工隧洞封堵体的设计与施工中应着重注意以下几点：

 

　　（

1）水工隧洞封堵体的体型应尽量简单，且具有较强的超载能力；