ICS93.160CCSP59DB61TechnicalSpecificationforDeformationControlofWeakSurroundingRockof陜西省市場監(jiān)督管理局發(fā)布IDB61/T1803—2023前言 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 14軟弱圍巖變形分級(jí)與評價(jià) 25軟弱圍巖變形監(jiān)測 46荷載 57支護(hù)與襯砌 68變形控制 79施工 8 9DB61/T1803—2023本文件按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。本文件由陜西省水利廳提出并歸口。本文件起草單位：陜西省引漢濟(jì)渭工程建設(shè)有限公司、中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司、長江水利委員會(huì)長江科學(xué)院、中鐵十八局集團(tuán)有限公司。本文件主要起草人：董鵬、李凌志、徐國鑫、魏軍政、黨康寧、何軍、羅勇、呂二超、宋曉峰、劉曉瑞、田安安、曹雙利、王萌。本文件首次發(fā)布。本文件由陜西省引漢濟(jì)渭工程建設(shè)有限公司負(fù)責(zé)解釋。聯(lián)系信息如下：單位：陜西省引漢濟(jì)渭工程建設(shè)有限公司電話址：陜西省西安市未央?yún)^(qū)浐灞大道2021號(hào)郵編：710024DB61/T1803—20231水工隧洞軟弱圍巖變形控制技術(shù)規(guī)范本文件規(guī)定了水工隧洞軟弱圍巖變形分級(jí)與評價(jià)、變形監(jiān)測、荷載、支護(hù)與襯砌、變形控制、施工的要求。本文件適用于水工隧洞工程軟弱圍巖變形控制。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的文件性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T50218工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)SL279水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范SL/T744水工建筑物荷載設(shè)計(jì)規(guī)范3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件3.1軟弱圍巖weaksurroundingrock巖質(zhì)軟弱、承載力低、節(jié)理裂隙發(fā)育、結(jié)構(gòu)破碎的圍巖。3.2軟弱夾層weakinterbed巖層中厚度相對較薄，力學(xué)強(qiáng)度較低的軟弱層（帶）。3.3巖石強(qiáng)度應(yīng)力比rockstrengthstressratio巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度與圍巖最大主應(yīng)力的比值。3.4收斂相對變形量εconvergentrelativedeformation隧洞收斂變形量與隧洞當(dāng)量直徑的比值。3.5擠壓大變形squeezinglargedeformationDB61/T1803—20232高地應(yīng)力環(huán)境下，隧道開挖后圍巖向凈空方向位移擠壓支護(hù)體系，當(dāng)擠壓變形位移超出常規(guī)圍巖變形量時(shí)稱為大變形。3.6圍巖最大徑向位移UrmaxmaximumradialdisplacementTBM護(hù)盾區(qū)域圍巖最大徑向位移。3.7擴(kuò)挖間隙ΔRoverexcavationgapTBM刀盤擴(kuò)挖和護(hù)盾收縮產(chǎn)生的圍巖與護(hù)盾間的徑向間隙。3.8應(yīng)力釋放stressrelief通過超前導(dǎo)洞、應(yīng)力釋放孔等技術(shù)手段釋放巖體中積聚的應(yīng)變能，降低圍巖應(yīng)力的方法。4軟弱圍巖變形分級(jí)與評價(jià)4.1一般要求4.1.1水工隧洞軟弱圍巖變形的判別和評價(jià)應(yīng)包括：a)判別軟弱圍巖洞段；b)評估軟弱圍巖變形穩(wěn)定性；c)評價(jià)軟弱圍巖變形等級(jí)。4.1.2軟弱圍巖判別和評價(jià)的基礎(chǔ)資料宜包括：a)工程地質(zhì)因素：地層構(gòu)造、地層巖性、巖體結(jié)構(gòu)類型及質(zhì)量等級(jí)、軟弱夾層、地下水發(fā)育程度、地應(yīng)力等；b)工程設(shè)計(jì)參數(shù)：洞室布置方式、洞室斷面形狀和尺寸、開挖與支護(hù)方案、監(jiān)測方案；c)工程施工因素：施工工法（鉆爆、TBM）、施工工藝、支護(hù)時(shí)機(jī)等；d)圍巖監(jiān)測和檢測數(shù)據(jù)。4.1.3水工隧洞軟弱圍巖的辨識(shí)可按照GB/T50218-2014附錄C、表C.0.2有關(guān)規(guī)定執(zhí)行；對于Ⅳ、Ⅴ類巖體，或圍巖初始最大主應(yīng)力大于20MPa且?guī)r石強(qiáng)度應(yīng)力比低于4的Ⅲ類及以上較完整巖體隧洞洞段，可初判為軟弱圍巖。4.2變形分級(jí)4.2.1不具有圍巖變形數(shù)據(jù)時(shí)，水工隧洞軟弱圍巖可根據(jù)巖石強(qiáng)度應(yīng)力比來判定變形等級(jí)，基于巖石強(qiáng)度應(yīng)力比的變形分級(jí)見表1。表1基于巖石強(qiáng)度應(yīng)力比的變形分級(jí)4~7DB61/T1803—202334.2.2具有圍巖變形數(shù)據(jù)時(shí)，水工隧洞軟弱圍巖應(yīng)根據(jù)圍巖的收斂相對變形量來判定變形等級(jí)，基于相對變形量的變形分級(jí)見表2。表2基于相對變形量的變形分級(jí)4.2.3當(dāng)采用TBM掘進(jìn)時(shí)，水工隧洞軟弱圍巖變形等級(jí)劃分，宜結(jié)合圍巖徑向變形與隧洞開挖半徑間的比例關(guān)系和圍巖徑向變形與擴(kuò)挖間隙間的比例關(guān)系來判定變形等級(jí)，TBM掘進(jìn)圍巖變形分級(jí)見表表3TBM掘進(jìn)圍巖變形分級(jí)1.25%~2.50%~注：Urmax為護(hù)盾區(qū)域圍巖最大徑向變形，ΔR為TBM擴(kuò)挖間隙，R為隧洞開挖半徑。4.3變形評價(jià)4.3.1水工隧洞軟弱圍巖變形等級(jí)的評價(jià)宜以現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)分析為主，工程類比法和計(jì)算分析法為輔。4.3.2軟弱圍巖變形應(yīng)依據(jù)預(yù)測變形量、監(jiān)測變形量、計(jì)算變形量，按照表2和表3評價(jià)變形等級(jí)。4.3.3工程類比法評價(jià)步驟如下：a)收集和整理預(yù)測圍巖變形的主要考慮因素：施工方法、巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地下水、圍巖類別、地應(yīng)力、洞室跨度、支護(hù)方案等；b)根據(jù)主要考慮因素收集國內(nèi)外相似水工隧洞工程；c)調(diào)查相似工程的變形量值、變形速率、變形增量等信息；d)根據(jù)相似工程統(tǒng)計(jì)分析，預(yù)測本工程圍巖的變形量值；e)由所預(yù)測的圍巖變形量值，按表2和表3判別。4.3.4現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)分析法評價(jià)步驟如下：a)對圍巖各洞段/區(qū)域的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行篩查，包含監(jiān)測數(shù)據(jù)合理性評價(jià)、異常數(shù)據(jù)原因分析及處b)統(tǒng)計(jì)和分析圍巖變形量值、分布規(guī)律；c)基于上述圍巖變形量值，分析和評價(jià)圍巖變形等級(jí)。4.3.5計(jì)算分析法評價(jià)步驟如下：a)收集工程地質(zhì)和工程設(shè)計(jì)資料，建立工程地質(zhì)概化模型；b)運(yùn)用測試結(jié)果或監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析確定巖體力學(xué)參數(shù)；DB61/T1803—20234c)結(jié)合工程場地地應(yīng)力測試資料，確定或反演初始地應(yīng)力場；d)根據(jù)地質(zhì)模型特點(diǎn)和巖體結(jié)構(gòu)特征選取計(jì)算分析方法和力學(xué)模型；e)開展開挖支護(hù)施工過程仿真，分析圍巖變形量值，圍巖變形等級(jí)。5軟弱圍巖變形監(jiān)測5.1一般要求5.1.1變形監(jiān)測包括監(jiān)測布置、監(jiān)測內(nèi)容、監(jiān)測頻率、監(jiān)測資料整編等。5.1.2變形監(jiān)測可采用自動(dòng)化監(jiān)測技術(shù)。5.1.3變形監(jiān)測工作應(yīng)先編寫監(jiān)測專項(xiàng)方案。5.2監(jiān)測布置和監(jiān)測內(nèi)容5.2.1水工隧洞軟弱圍巖洞段施工過程中應(yīng)開展變形監(jiān)測，大變形洞段包括圍巖表觀變形和圍巖內(nèi)部變形。5.2.2表觀變形監(jiān)測主要包括圍巖收斂變形和拱頂沉降變形監(jiān)測，應(yīng)符合下列要求：a)Ⅰ級(jí)變形監(jiān)測斷面間距宜設(shè)為10m~30m；Ⅱ級(jí)變形監(jiān)測斷面間距宜設(shè)為5m～10m；Ⅲ級(jí)變形監(jiān)測斷面間距宜設(shè)為3m~5m；b)圍巖收斂變形宜在每個(gè)斷面布置不少于3個(gè)測點(diǎn)，拱頂沉降變形宜在拱頂和拱腰布置1個(gè)～3個(gè)測點(diǎn)；c)鉆爆法隧洞施工期圍巖收斂變形首次測量斷面距掌子面不宜大于2.0m，并應(yīng)保證爆破后24h內(nèi)或下一次爆破前初次讀數(shù)；d)監(jiān)測斷面和監(jiān)測點(diǎn)數(shù)量宜根據(jù)實(shí)際揭露的地質(zhì)條件和通過監(jiān)測數(shù)據(jù)判別的圍巖變形等級(jí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。5.2.3圍巖內(nèi)部變形監(jiān)測，應(yīng)符合下列要求：a)監(jiān)測斷面應(yīng)根據(jù)圍巖變形等級(jí)、圍巖類別以及鉆孔成形情況綜合確定，在變形等級(jí)高、圍巖較差或鉆孔成形較好時(shí)宜多設(shè)監(jiān)測斷面，在變形等級(jí)較小、圍巖較好或鉆孔成形困難時(shí)可適當(dāng)減少監(jiān)測斷面；b)每個(gè)監(jiān)測斷面宜布置3個(gè)～5個(gè)測孔，每個(gè)測孔宜布置3個(gè)～6個(gè)測點(diǎn)，測點(diǎn)從圍巖表面向深部由密到疏布置；圍巖內(nèi)部變形監(jiān)測基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)設(shè)在變形影響區(qū)之外，深度應(yīng)大于1.5倍隧洞直徑。5.2.4水工隧洞軟弱圍巖變形監(jiān)測頻次應(yīng)根據(jù)距掌子面距離、變形速率分別按表4和表5確定，原則上采用較高的頻率值。當(dāng)圍巖變形等級(jí)提高時(shí)或變形速率增大時(shí)，應(yīng)增加監(jiān)測頻率。表4按距掌子面距離確定的監(jiān)測頻率DB61/T1803—20235表5按變形速率確定的監(jiān)測頻率5.2.5當(dāng)圍巖表面變形達(dá)到表2或表3中規(guī)定的Ⅰ級(jí)及以上變形等級(jí)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行預(yù)警。5.3監(jiān)測資料整理和整編5.3.1監(jiān)測資料整理和整編主要包括監(jiān)測設(shè)施基本資料的整理、監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、監(jiān)測圖表繪制、監(jiān)測結(jié)果分析等。5.3.2監(jiān)測成果整理和整編應(yīng)數(shù)據(jù)可靠、格式統(tǒng)一、圖表完整、結(jié)論清晰。5.3.3監(jiān)測資料應(yīng)進(jìn)行日常整理、定期整編，及時(shí)分析、反饋，并及時(shí)歸檔。6荷載6.1一般要求6.1.1荷載分類應(yīng)符合SL/T744規(guī)定。6.1.2結(jié)構(gòu)荷載除圍巖壓力外的其他永久荷載、可變荷載及偶然荷載均應(yīng)符合SL279規(guī)定。6.2圍巖壓力圍巖壓力可按以下方法計(jì)算：a)無工程實(shí)測結(jié)果時(shí)，按式（1）、式（2）計(jì)算，施工中應(yīng)結(jié)合實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整。垂直均布?jí)毫砂词剑?）計(jì)算確定：0445S35qv0.191B0.15e.H...................................................................0445S35式中：qv——垂直均布?jí)毫Γ∕Pa）；B——隧洞開挖跨度（mH——隧洞埋深（mS——圍巖變形等級(jí)，S=1，2，3對應(yīng)圍巖變形等級(jí)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ;e——自然常數(shù)。b)水平均布?jí)毫砂词剑?）及表6計(jì)算確定：qhv...................................................................................(2)式中：qh——水平均布?jí)毫Γ∕Pa）；λ——側(cè)壓力系數(shù)，取值見表6。DB61/T1803—20236表6側(cè)壓力系數(shù)取值λ>1注：λ取值與隧洞高跨比有關(guān)。對高跨較大的隧洞，λ取表中較小值；對于高跨比近似等于1的圓形（或近似圓形）7支護(hù)與襯砌7.1一般要求7.1.1軟弱圍巖變形控制應(yīng)遵循“加固圍巖、預(yù)留變形、剛?cè)岵⑴e、分次支護(hù)、及早封閉”的綜合治理原則。7.1.2支護(hù)與襯砌結(jié)構(gòu)應(yīng)結(jié)合變形等級(jí)、圍巖特征、斷面形狀和尺寸、埋深、防滲要求、施工方法等因素，通過工程類比、理論計(jì)算分析、現(xiàn)場監(jiān)測確定。7.1.3水工隧洞結(jié)構(gòu)應(yīng)結(jié)合地應(yīng)力、圍巖流變特征、膨脹性等因素，荷載由支護(hù)和襯砌共同承擔(dān)，且滿足強(qiáng)度、剛度和耐久性要求。7.1.4水工隧洞結(jié)構(gòu)應(yīng)由變形等級(jí)高的地段向變形等級(jí)低的地段適當(dāng)延伸，延伸長度不宜小于2倍開挖洞徑。7.1.5應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)控量測，采取動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，及時(shí)調(diào)整支護(hù)及襯砌結(jié)構(gòu)參數(shù)。7.2支護(hù)7.2.1支護(hù)應(yīng)采用噴射混凝土、錨桿（索）、鋼筋網(wǎng)和鋼拱架、預(yù)加固等支護(hù)措施組合使用，并符合下列要求：a)噴射混凝土宜采用早強(qiáng)噴射混凝土，設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C25，變形等級(jí)為Ⅲ級(jí)地段噴射混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C30。噴射混凝土可添加鋼纖維或合成纖維等材料；b)鋼筋網(wǎng)宜采用直徑6mm~12mm的鋼筋焊接而成，網(wǎng)格間距宜為15cm~20cm；c)鋼拱架宜全環(huán)設(shè)置，在開挖后或初噴混凝土后及時(shí)架設(shè)，鋼拱架背后的間隙應(yīng)填充密實(shí)；d)系統(tǒng)錨桿宜沿隧洞周邊按梅花形均勻布置，其方向應(yīng)接近徑向或垂直巖層。7.2.2系統(tǒng)錨桿可單獨(dú)或組合采用錨桿（索）方式，錨桿（索）可采用快凝全長黏結(jié)型錨桿、自進(jìn)式注漿錨桿、預(yù)應(yīng)力錨桿（索）等。7.2.3不同變形等級(jí)隧洞支護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列要求：a)宜采用大剛度支護(hù)結(jié)構(gòu)和超前支護(hù)措施；b)變形等級(jí)為Ⅰ級(jí)，宜采用錨桿、鋼筋網(wǎng)噴混凝土或纖維噴混凝土、設(shè)置鋼拱架等支護(hù)體系；c)變形等級(jí)為Ⅱ級(jí)，宜采用錨桿（索）、鋼筋網(wǎng)噴混凝土或纖維噴混凝土、設(shè)置鋼拱架等支護(hù)體d)變形等級(jí)為Ⅲ級(jí)，宜采取預(yù)加固地層、掌子面圍巖補(bǔ)強(qiáng)、錨桿（索）、鋼筋網(wǎng)噴混凝土或纖維噴混凝土、噴射混凝土層留縱縫、設(shè)置鋼拱架、多層支護(hù)等支護(hù)體系。7.2.4軟弱圍巖水工隧洞的預(yù)留變形量設(shè)置應(yīng)結(jié)合變形等級(jí)、圍巖特征、開挖跨度、埋置深度、支護(hù)條件、補(bǔ)強(qiáng)空間及施工方法等因素，采用工程類比法確定；無實(shí)測資料時(shí)可按預(yù)留變形量建議值表7采用，并應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)控量測結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。DB61/T1803—20237表7預(yù)留變形量建議值（mm）注2：隧洞跨度較大隧洞取大值，跨度較小取小值；有明顯流變、原巖應(yīng)力較大時(shí)，應(yīng)根據(jù)量測數(shù)據(jù)反饋分析確定7.3襯砌7.3.1襯砌結(jié)構(gòu)結(jié)合施工方法，宜采用連接圓順的斷面型式。7.3.2襯砌宜采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，變形嚴(yán)重及以上洞段底拱宜加大底拱曲率。7.3.3襯砌施作時(shí)機(jī)根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測分析確定，應(yīng)在圍巖和支護(hù)變形基本穩(wěn)定后進(jìn)行。變形基本穩(wěn)定并符合：變形速率明顯下降并趨于緩和；當(dāng)無經(jīng)驗(yàn)時(shí)，可按變形速率（7d平均值）小于1mm/d執(zhí)行。8變形控制8.1一般要求8.1.1宜采用應(yīng)力釋放、主動(dòng)加固等措施控制圍巖變形。8.1.2應(yīng)加強(qiáng)施工過程控制，工序緊湊、措施及時(shí)。8.2應(yīng)力釋放8.2.1Ⅰ、Ⅱ級(jí)變形洞段可加大預(yù)留變形量；Ⅲ級(jí)變形洞段可選用超前導(dǎo)洞等方式釋放。8.2.2超前釋放應(yīng)有足夠的釋放截面比及釋放時(shí)間。8.3圍巖加固8.3.1變形等級(jí)為Ⅰ級(jí)或Ⅱ級(jí)時(shí)：a)超前預(yù)加固宜采用拱部超前小導(dǎo)管；b)開挖后宜采用拱墻錨桿，Ⅱ級(jí)可采用錨索錨固體系，并輔以徑向注漿加固。8.3.2變形等級(jí)為Ⅲ級(jí)時(shí)：a)超前預(yù)加固選用拱墻管棚、超前小導(dǎo)管、帷幕注漿，掌子面加固可采用噴射混凝土、玻璃纖維錨桿等措施；b)開挖后采用錨桿（索）錨固體系，并輔以徑向注漿加固。8.3.3錨桿、錨索應(yīng)及時(shí)施作。8.4輔助措施變形控制過程中，可采用下列輔助措施：a)鋼架可采用型鋼、角鋼加強(qiáng)縱向連接；b)采用大直徑鎖腳錨管，鎖腳與鋼架連接牢固；c)鋼架節(jié)段中部可增設(shè)錨桿（管）錨固；d)變形速率高洞段應(yīng)及時(shí)增設(shè)臨時(shí)支撐、縱向鋼托梁等。DB61/T1803—202389施工9.1一般要求9.1.1應(yīng)按照“重地質(zhì)、管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測、速反饋”的原則進(jìn)行施工管理。9.1.2施工應(yīng)根據(jù)變形等級(jí)、地質(zhì)條件、斷面尺寸、結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)、地下水活動(dòng)狀態(tài)、施工條件等綜合確定施工方法，編制專項(xiàng)施工方案。9.1.3宜優(yōu)先采用非爆開挖，有條件時(shí)可采用控制爆破、弱爆破