ICS03.120.10DB14山西省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布1DB14/T1551—2017前言 2 32規(guī)范性引用文件 33術(shù)語和定義 34一般規(guī)定 45襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 56施工注意事項(xiàng) 8參考文獻(xiàn) 2DB14/T1551—2017前言本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1-2009《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫》給出的規(guī)則編寫。本標(biāo)準(zhǔn)由山西省交通運(yùn)輸廳提出并歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院。本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：帖智武、黃仰收、劉喜春、姜杰、金俊喜、程雷、劉建海、王鵬、李曉旭、劉小強(qiáng)、袁偉、高曉春、趙建邦。DB14/T1551—20173水平巖層公路隧道設(shè)計(jì)指南本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了穿越水平巖層的公路隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工控制要點(diǎn)。本標(biāo)準(zhǔn)適用于山西省以鉆爆法修建的水平巖層公路隧道。2規(guī)范性引用文件下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是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。GB1499鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋GB6722爆破安全規(guī)程GB13013鋼筋混凝土用熱軋光圓鋼筋GB50086巖土錨桿與噴射混凝土支護(hù)工程技術(shù)規(guī)范JTGB01公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)JTGD70公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范JTGF60公路隧道施工技術(shù)規(guī)范JTG/TD70公路隧道設(shè)計(jì)細(xì)則JTG/TF60公路隧道施工技術(shù)細(xì)則3術(shù)語和定義JTGD70、JTGF60、JTG/TD70和JTG/TF60確立的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。公路隧道供汽車或行人通行的隧道，分為汽車專用隧道和人車共用隧道。水平巖層DB14/T1551—20174產(chǎn)狀呈水平或近水平的巖層。水平巖層隧道穿越地層為水平巖層的隧道。噴錨襯砌隧道開挖后用噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)或鋼架等組合支護(hù)，不設(shè)二次襯砌的隧道支護(hù)形式。整體式襯砌隧道開挖后直接用模筑混凝土或砌體修建襯砌的隧道支護(hù)形式。復(fù)合式襯砌由噴錨初期支護(hù)和模筑混凝土二次襯砌構(gòu)成的隧道支護(hù)形式。動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)在隧道施工過程中，根據(jù)地質(zhì)條件變化情況及時(shí)調(diào)整開挖方法或支護(hù)參數(shù)的一種處置方法。光面爆破沿開挖面布置密集炮孔，采用不耦合裝藥或裝填低威力炸藥，周邊眼較開挖區(qū)炮眼延時(shí)并同時(shí)起爆，以形成平整的輪廓面的爆破技術(shù)。DB14/T1551—20175超前地質(zhì)預(yù)報(bào)在分析既有地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，采用物探、鉆探等手段，對(duì)開挖面前方的地質(zhì)條件進(jìn)行探測(cè)、分析與評(píng)價(jià)的活動(dòng)。監(jiān)控量測(cè)為保障隧道施工安全與優(yōu)化支護(hù)參數(shù)，在隧道內(nèi)或地表，對(duì)地層及支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形與應(yīng)力進(jìn)行量測(cè)、分析與評(píng)價(jià)的活動(dòng)。4一般規(guī)定4.1公路水平巖層隧道應(yīng)作襯砌，根據(jù)隧道圍巖地質(zhì)條件、施工條件和使用要求可分別采用噴錨襯砌、整體式襯砌、復(fù)合式襯砌。高速公路、一級(jí)公路、二級(jí)公路水平巖層隧道應(yīng)采用復(fù)合式襯砌；三級(jí)及三級(jí)以下公路水平巖層隧道，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級(jí)圍巖條件下，隧道洞口段應(yīng)采用復(fù)合式襯砌或整體式襯砌，其他段可采用噴錨襯砌。4.2隧道襯砌設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮水平巖層隧道的地質(zhì)條件、斷面形狀、支護(hù)結(jié)構(gòu)、施工條件等，并應(yīng)充分利用圍巖的自承能力。襯砌應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，保證隧道長(zhǎng)期安全使用。4.3水平巖層隧道應(yīng)根據(jù)地質(zhì)資料調(diào)整隧道縱坡，使隧道從巖層厚、層間結(jié)合好、整體性好的巖層通過。4.4襯砌結(jié)構(gòu)類型和尺寸，應(yīng)根據(jù)使用要求、圍巖級(jí)別、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、隧道埋置深度、水平巖層結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，并結(jié)合工程施工條件、環(huán)境條件，通過工程類比和結(jié)構(gòu)計(jì)算綜合分析確定。在施工階段，還應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，必要時(shí)可通過試驗(yàn)分析確定。4.5水平巖層隧道圍巖較差地段襯砌應(yīng)設(shè)仰拱。仰拱的曲率半徑應(yīng)根據(jù)隧道斷面形狀、地質(zhì)條件、地下水、隧道開挖跨度、排水及管溝布置要求等綜合確定。路面與仰拱之間可采用混凝土或片石混凝土填充。當(dāng)隧道邊墻底以下為整體性較好的堅(jiān)硬巖石時(shí)，可不設(shè)仰拱。DB14/T1551—201764.6洞身開挖應(yīng)根據(jù)隧道長(zhǎng)度、斷面大小、結(jié)構(gòu)形式、工期要求、機(jī)械設(shè)備、地質(zhì)條件等，選擇適宜的開挖方案(包括開挖順序、爆破、施工照明、通風(fēng)、排水、支護(hù)、出渣等)。為了最大限度地利用圍巖自承能力，必須采用有利于減少超挖、減少圍巖擾動(dòng)的開挖方法進(jìn)行洞身開挖。4.7水平巖層隧道爆破應(yīng)采用光面爆破，必要時(shí)采用預(yù)裂爆破技術(shù)；施工中應(yīng)優(yōu)化鉆爆設(shè)計(jì)，盡量降低對(duì)圍巖的擾動(dòng)，提高鉆眼效率和爆破效果，降低工料消耗。5襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1噴錨襯砌5.1.1針對(duì)水平巖層的特性，水平巖層的隧道設(shè)計(jì)與施工應(yīng)充分發(fā)揮錨桿的懸吊、組合梁、擠壓緊固等作用，使頂部形成組合梁。5.1.2下列情況下可采用噴錨襯砌：a)低等級(jí)公路隧道內(nèi)的Ⅰ~Ⅲ級(jí)圍巖段。b)Ⅰ~Ⅲ級(jí)圍巖段的緊急救援通道等。c)施工用導(dǎo)洞和斜井。5.1.3下列情況下不應(yīng)采用噴錨襯砌：a)地下水發(fā)育或大面積淋水地段。b)膨脹性圍巖或能造成襯砌腐蝕的地段。c)最冷月平均氣溫低于-5℃地區(qū)的凍害地段。d)有其它特殊要求的隧道。e)圍巖自穩(wěn)能力較差的Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ級(jí)圍巖。5.1.4水平巖層隧道噴錨襯砌設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于較破碎段，上半斷面可采用帶骨架的整體式鋼筋網(wǎng)片，以達(dá)到快速支撐、快速封閉的目的。5.1.5水平巖層隧道錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)圍巖條件、巖層厚度、巖層產(chǎn)狀、隧道斷面尺寸、作用部位、施工條件等合理選擇錨桿設(shè)計(jì)參數(shù)。5.1.6水平巖層隧道永久支護(hù)的錨桿應(yīng)為全長(zhǎng)粘結(jié)型錨桿或預(yù)應(yīng)力注漿錨桿。其它類型的錨桿不宜作為永久支護(hù)；當(dāng)需作為永久支護(hù)時(shí)，錨孔內(nèi)必須注滿水泥砂漿或樹脂。DB14/T1551—201775.1.7局部不穩(wěn)定的巖塊宜設(shè)置局部錨桿，可采用全長(zhǎng)粘結(jié)型錨桿、端頭錨固型錨桿、預(yù)應(yīng)力錨桿，錨固端應(yīng)置于穩(wěn)定巖體內(nèi)，錨桿參數(shù)應(yīng)通過計(jì)算確定。5.1.8巖體破碎、成孔困難的圍巖，宜采用自鉆式錨桿。5.1.9水平巖層隧道在Ⅲ級(jí)圍巖條件下，側(cè)墻應(yīng)少布設(shè)（或不布設(shè)）錨桿，拱腰及拱頂布設(shè)少量系統(tǒng)錨桿；在Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖條件下，側(cè)墻宜少布設(shè)錨桿，拱腰及拱頂布設(shè)系統(tǒng)錨桿。充分發(fā)揮錨桿的懸吊、擠壓緊固等作用，使頂部形成組合梁，并符合下列規(guī)定：a)錨桿應(yīng)以較大交角貫穿巖體主結(jié)構(gòu)面或巖層面。b)錨桿應(yīng)按矩形或梅花形排列。c)錨桿間距不宜大于錨桿長(zhǎng)度的1/2，且不應(yīng)大于1.5m。Ⅲ級(jí)圍巖中的錨桿間距宜為1.0m～1.3m；Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖中的錨桿間距宜為0.5m～1.0m。錨桿間距較小時(shí)，可采用長(zhǎng)短錨桿交錯(cuò)布置。d)錨桿長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)巖層厚度和產(chǎn)狀確定，兩車道隧道系統(tǒng)錨桿長(zhǎng)度不宜小于2.0m，三車道隧道系統(tǒng)錨桿長(zhǎng)度不宜小于2.5m。e)局部錨桿的錨固體應(yīng)位于穩(wěn)定巖體內(nèi)。粘結(jié)型錨桿錨固體長(zhǎng)度內(nèi)的膠結(jié)材料與桿體間粘結(jié)摩阻力設(shè)計(jì)值和膠結(jié)材料與孔壁巖石間粘結(jié)摩阻力設(shè)計(jì)值，均應(yīng)大于錨桿桿體受拉承載力設(shè)計(jì)值。5.1.10在水平巖層隧道圍巖地質(zhì)條件較差地段或地面沉降有嚴(yán)格限制時(shí)，應(yīng)在初期支護(hù)內(nèi)增設(shè)鋼架或半鋼架（見圖1）。圖1半鋼架示意圖5.1.11水平巖層隧道地質(zhì)條件較差時(shí)，宜設(shè)置超前支護(hù)；在設(shè)置超前支護(hù)的地段，可設(shè)置鋼架作為超前錨桿、超前小導(dǎo)管、超前大管棚等的尾端支點(diǎn)。5.1.12噴錨襯砌支護(hù)參數(shù)可采用工程類比法或數(shù)值計(jì)算法確定，施工時(shí)應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)資料進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。水平巖層隧道噴錨襯砌支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)可參照表1選取。DB14/T1551—20178表1水平巖層隧道噴錨襯砌設(shè)計(jì)參數(shù)拱部設(shè)錨桿和鋼筋網(wǎng)，必要拱部設(shè)錨桿和鋼筋網(wǎng)。拱部設(shè)錨桿和鋼筋網(wǎng)，必要5.2整體式襯砌5.2.1水平巖層隧道整體式襯砌截面可設(shè)計(jì)為等截面或變截面，設(shè)仰拱地段，邊墻與仰拱宜采用小半徑曲線連接，仰拱厚度宜與邊墻厚度相同。5.2.2明洞襯砌與洞內(nèi)襯砌交界處或不設(shè)明洞的洞口段襯砌，在距洞口5m～15m的位置應(yīng)設(shè)沉降縫；在洞內(nèi)，軟硬地層明顯分界處宜設(shè)沉降縫；在連續(xù)Ⅴ、Ⅵ級(jí)圍巖中，每30m～80m應(yīng)設(shè)沉降縫一道。5.2.3嚴(yán)寒與酷熱溫差變化大的地區(qū)，特別是在最冷月份平均氣溫低于－15℃的寒冷地區(qū)，距洞口100m～200m范圍的襯砌段應(yīng)根據(jù)情況增設(shè)伸縮縫。5.2.4沉降縫、伸縮縫縫寬應(yīng)大于20mm，縫內(nèi)可嵌填侵瀝青木板或?yàn)r青麻絲。沉降縫、伸縮縫應(yīng)垂直于隧道軸線設(shè)置。5.2.5沉降縫、伸縮縫可兼作施工縫。沉降縫、伸縮縫及施工縫應(yīng)統(tǒng)籌設(shè)置。5.2.6不設(shè)仰拱的地段，襯砌邊墻基底應(yīng)置于穩(wěn)固的地基之上，在洞門墻厚度范圍內(nèi)，邊墻基礎(chǔ)應(yīng)加深到與洞門墻基礎(chǔ)底相同的標(biāo)高。5.2.7在有明顯偏壓的地段，應(yīng)采用抗偏壓襯砌，抗偏壓襯砌宜采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。DB14/T1551—201795.2.8隧道橫洞與主洞的交叉段，宜采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。5.2.9地震動(dòng)峰值加速度大于0.2g的地區(qū)，洞口段及軟弱圍巖段的襯砌宜采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。5.2.10當(dāng)襯砌采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)小于C30，受力主筋的凈保護(hù)層厚度不小于40mm。5.3復(fù)合式襯砌5.3.1復(fù)合式襯砌是由初期支護(hù)、二次襯砌及中間所夾防水層組合而成的襯砌形式。復(fù)合式襯砌設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列規(guī)定：a)復(fù)合式襯砌的初期支護(hù)宜采用噴錨支護(hù)，即由噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)和鋼架等支護(hù)形式單獨(dú)或組合使用，并符合5.1的規(guī)定。錨桿支護(hù)應(yīng)采用全長(zhǎng)粘結(jié)型錨桿。b)二次襯砌宜采用模筑混凝土或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，襯砌截面宜采用連接圓順的等厚襯砌斷面，仰拱厚度宜與拱墻厚度相同。二次襯砌應(yīng)符合5.2的規(guī)定。c)在確定開挖斷面時(shí)，除應(yīng)滿足隧道凈空和結(jié)構(gòu)尺寸外，還應(yīng)考慮水平巖層隧道圍巖及初期支護(hù)的變形，并預(yù)留適當(dāng)?shù)淖冃瘟?。預(yù)留變形量的大小可根據(jù)圍巖級(jí)別、水平巖層厚度、粘結(jié)情況、斷面大小、埋置深度、施工方法和支護(hù)情況等，采用工程類比法預(yù)測(cè)，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。5.3.2復(fù)合式襯砌可采用工程類比法進(jìn)行設(shè)計(jì)，并通過計(jì)算分析進(jìn)行驗(yàn)算。一般地質(zhì)條件下，水平層圍巖隧道的初期支護(hù)及二次襯砌支護(hù)參數(shù)可參照表2、表3選用，并應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)圍巖監(jiān)控量測(cè)信息對(duì)支護(hù)參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。表2兩車道水平巖層隧道復(fù)合式襯砌設(shè)計(jì)參數(shù)圍巖級(jí)別Ⅰ5———————ⅡⅢ—拱—Ⅳ—ⅤⅥDB14/T1551—2017表3三車道水平巖層隧道復(fù)合式襯砌設(shè)計(jì)參數(shù)圍巖級(jí)別Ⅰ———————Ⅱ————Ⅲ—拱—ⅣⅤⅥ6施工注意事項(xiàng)6.1水平巖層一般為不透水層和透水層互層，隧道施工時(shí)，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)文件和調(diào)查資料，對(duì)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)作詳細(xì)的調(diào)查分析，制定合理的突涌水處理措施，做好應(yīng)對(duì)突涌水時(shí)的緊急預(yù)案和準(zhǔn)備工作。6.2施工時(shí)，應(yīng)在可能進(jìn)入滯水帶前20m～30m布置超前鉆孔，以作預(yù)探和排水；鉆孔位置、方向、數(shù)目和鉆孔深度根據(jù)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)和現(xiàn)場(chǎng)情況綜合確定。鉆孔需穿入透水層，防止水囊、暗河、高壓涌水等危害。6.3水平巖層隧道的邊墻穩(wěn)定性較好，隧道拱腰以上穩(wěn)定性與巖層厚度、層間水及層間結(jié)合情況的關(guān)系較大，對(duì)于含水量大、層間結(jié)合差或薄層巖，穩(wěn)定性較差，開挖時(shí)易超挖和塌方。隧道開挖時(shí)應(yīng)采用弱爆破等對(duì)圍巖擾動(dòng)小的開挖方式，水平巖層隧道拱頂擾動(dòng)后易發(fā)生掉塊和塌方，開挖后應(yīng)及時(shí)完成初期支護(hù)作業(yè)，及時(shí)發(fā)揮初期支護(hù)的作用。6.4水平巖層隧道爆破開挖時(shí)，應(yīng)采用短進(jìn)尺，減小周邊眼間距，多鉆孔，少裝藥，嚴(yán)格控制單響藥量；同時(shí)根據(jù)爆破效果及時(shí)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)、調(diào)整爆破參數(shù)，保證爆破效果。DB14/T1551—20176.5水平巖層隧道爆破時(shí)，可將掏槽眼外圍的輔助眼整體往隧道內(nèi)部偏移適當(dāng)距離。調(diào)整后，輔助眼靠隧道內(nèi)側(cè)抵抗距減小，爆炸形成的爆轟波往隧道內(nèi)側(cè)移動(dòng)，有效的擠壓粉碎內(nèi)側(cè)巖石，達(dá)到崩落效果。同時(shí)，增加周邊眼的外側(cè)抵抗距，有效減小輔助眼爆炸對(duì)隧道洞壁的影響，改善光爆效果。6.6對(duì)于水平巖層隧道，清除松動(dòng)巖塊時(shí)宜輕柔，避免過分找頂和長(zhǎng)時(shí)間放置，影響圍巖自穩(wěn)能力，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行支護(hù)作業(yè)。6.7水平巖層隧道對(duì)于圍巖情況稍好，拱部掉塊較輕的段落，可適當(dāng)增設(shè)局部砂漿錨桿和鋼筋網(wǎng)片；對(duì)于拱部及兩側(cè)掉塊較嚴(yán)重段落，可增設(shè)超前錨桿。6.8系統(tǒng)錨桿施工宜在初噴混凝土后及時(shí)進(jìn)行，局部錨桿施工可在初噴混凝土前進(jìn)行。6.9水平巖層一般為沉積巖，常見為泥巖與灰?guī)r或砂巖互層，層間水對(duì)圍巖穩(wěn)定性影響較大，水平巖層隧道施