公路隧道大变形防治规范.docx

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1、公路隧道大变形防治规范1范围本文件规定了公路隧道大变形防治的术语和定义、总体要求、勘察与预测、设计、施工与变形控制、监控量测等方面的具体要求。本文件主要适用于公路山岭隧道工程勘察设计、施工和运营各阶段的挤压性大变形防治，也可供其它类型的大变形防治参考。条文说明：隧道围岩大变形还没有一个明确的和清晰的定义，一般按形成机制将围岩大变形分为两类：一是深埋隧道条件下，受构造影响，具有较高地应力，隧道开挖形成的应力重分布超过围岩岩体强度而发生塑性化，主要体现软质岩中变形缓慢，就属于挤压性大变形，在硬岩中变形立刻发生，产生岩爆；二是岩石中的如黏土矿物等和水反应而发生膨胀产生大变形。隧道大变形的发生，可能是

2、上述单一或共同作用所致，目前隧道工程中遇到的大变形主要以挤压性大变形为主。“大变形破坏”与“小变形破坏”的区别不仅仅是变形量的差异，更重要的是在“变形破坏机理”上的本质差别，大变形持续时间较长，其破坏一定是“失稳”破坏，而小变形破坏则不一定是“失稳”破坏，变形过程比较短暂，在通常情况下，小变形破坏不会产生严重的后果。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB50021岩土工程勘察规范GB50487水利水电工程地质勘察规范GB50086

3、岩土锚杆与喷射混凝土支护技术规范GB/T50218工程岩体分级标准JTGC20公路工程地质勘察规范JTG3370.1公路隧道设计规范JTG/T3660公路隧道施工技术规范JTGF90公路工程施工安全技术规程JTGF80/1公路工程质量检验评定标准第一册土建工程JTG/T5440公路隧道加固技术规范Q/CR9512-2019铁路挤压性围岩隧道技术规范3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1深埋隧道deeptunneI最大埋深不小于30Om的隧道。条文说明：工程实践表明，产生挤压性大变形的隧道具备一定的埋深条件。3.2初始地应力initialgeo-stress自然状态下，存在于地层中未受工

4、程扰动的天然地应力，也称岩体初始应力。3.3高地应力highgeo-stress按岩石单轴饱和抗压强度RC与岩体最大初始地应力。皿比值进行判定，当R/。皿=47为高地应力，Rc/。皿4为极高地应力。3.4挤压性围岩SqiJeeZingrock在高地应力环境下，深埋隧道周边一定范围内产生显著塑性变形或流变现象的围岩，以软岩为主。条文说明，大变形灾害不只发生在软质围岩中，在高地应力区结构面发育的硬质围岩中也同样存在，由于结构面发育，岩体整体强度低，在高地应力作用下产生大变形，如XX至XX铁路三联隧道中玄武岩地层中发生大变形。3.5围岩与初期支护大变形Iargedeformationofsurrou

5、ndingrockandinitialsupport隧道开挖后，挤压性围岩向净空方向位移挤压支护体系，当挤压变形位移超出围岩与常规初期支护变形量时的变形，简称为挤压性大变形或大变形。条文说明，国际岩石力学学会(ISRM)认为隧道困岩挤压性大变形是一种由于超过岩体极限剪切应力而发生在隧道周边且与时间相关的大变形，其本质是蠕变行为，这种变形可能会在施工期间停止，也可能会持续很长一段时间。3.6变形潜势deformablepotentiaI反映隧道围岩内部积聚应变能的强弱程度，以预测隧道围岩变形大小。3.7围岩与初期支护相对变形值RelativedeformationvaIueofsurroundi

6、ngrockandinitialsupport围岩与初期支护共同变形量Ua与隧道开挖宽度a的百分比值。条文说明：由于隧道开挖后，为了安全要立即初期支护，量测的变形主要为囤岩与初期支护的共同变形，采用围岩与初期支护的共同变形相对开挖跨度的相对变形值衡量大变形的危害程度。3.8大变形等级deformablegrade根据地应力大小、岩体完整程度和岩石强度、变形量、变形速率等指标，将大变形隧道变形划分为不同变形程度的分级。3.9围岩应力释放stressreleaseofsurroundingrock释放岩体中积聚的应变能以降低隧道围岩地应力的技术或方法。3.10变形管理基准deformationco

7、ntrolbenchmark用于隧道围岩变形控制而设定的基准值。3.11而同探exploratorytunnelIing采用横洞、斜井、平导或竖井等辅助坑道查明隧道围岩地质特征、物理力学参数及变形特征等的勘探方法。4基本规定4.1 公路隧道大变形防治应贯彻安全第一、预防为主和综合治理的方针，以安全经济为目标，采取分级技术措施防治。4.2 公路隧道勘察设计阶段应按附录A大变形隧道工程地质特征，综合工程类比和隧址区构造等因素初步判定是否存在大变形;高地应力和极高地应力条件下，围岩为薄层状、片状和千枚状，且呈较破碎极破碎的软质岩或压性断层破碎带、蚀变带或呈压碎状的硬质岩，应按公路隧道大变形进行工程地

8、质勘察。条文说明：公路隧道勘察前应核实是否可能存在大变形，结合工程类比预测可能存在大变形，应按大变形隧道进行勘察，如在勘察期间应开展深孔地应力测试等，判断地应力状态是否为高地应力。4.3 公路隧道大变形等级分一级、二级和三级，等级判定可按照勘察设计阶段预测和施工阶段核定进行，勘察设计阶段可按应按第5章预测大变形等级，进行预案设计；施工阶段应按变形潜势和围岩与初期支护相对变形值按表1核定大变形等级，变形潜势分为轻微、中等和强烈三级，按附录B确定。表1大变形分等级标准变形潜势轻微中等强烈围岩与初期支护相对变形值2%3%aUa3%y5%Ua5%-大变形等级一二三条文说明:自Hoek-BroWn准则提

9、出岩体强度和岩体最大初始地应力比值（即围岩挤压因子）作为大变形分级指标以来，现行铁路隧道设计规范、铁路挤压性围岩隧道技术规范和川藏铁路高地应力软岩隧道设计暂行规定均采用此方法作为勘察设计阶段大变形分级方法，但面临岩体强度直接测定难度大，褥要换算的一些指标如地质强度指数（GSl）等主观性较强难题，可能导致大变形判断有偏差。而采取围岩与初期支护相对变形值指标对大变形分级更便于操作和直观。4.4 公路隧道大变形防治支护设计应遵循适度释放围岩应力、主动加固深部围岩、支护强度及刚度与变形级别合理匹配的原则；施工应遵循少扰动围岩、早封闭初期支护、适度释放变形后再施做二次衬砌的原则。条文说明，隧道大变形的本

10、质由于地应力较高，围岩和支护本身承载不足导致，大变形治理按减少应力集中、释放应力和吸收应力三步走战略展开，实践证明，单纯的强支硬顶措施治理不了大变形灾害，必须要采取减少困岩扰动，发挥困岩与支护共同承载与变形作用，匹配合理的强支护等综合措施。4.5 公路隧道大变形防治应贯彻动态设计与信息化施工的思想，制订以工程地质分析为核心的超前地质预报方案，建立完整的监控量测体系，根据开挖揭示的地质情况及支护变形特征动态调整支护参数和施工方案等。条文说明，工程实践表明，隧址区地质构造挤压、软质岩（尤其是变质岩，部分较坚硬岩）、隧道轴线与岩体走向小角度相交、岩层陡倾和地下水是公路隧道挤压性大变形五要素充分条件，

11、但地质构造挤压程度复杂且难以定量，加上岩体的物理力学性质与产状多变性及不均匀性，因此公路隧道大变形防治设计与施工中应动态调整，施工中应坚持以工程地质分析为核心，突出地质工程师在超前地质预报中的作用，结合监控量测量化测试，综合判定大变形等级，为支护参数选取和施工方案的选择提供支撑。4.6 公路隧道对变形潜势强烈段应结合施工监测开展运营期长期监测，对变形潜势中等段宜结合施工监测开展运营期长期监测。4.7 公路隧道大变形防治勘察、设计、施工和监测等应贯彻国家有关经济政策，积极慎重地采用新技术、新工艺、新工法、新材料和新设备。4.8 公路隧道大变形防治除应符合本规范的规定外，尚应符合国家和行业先行有关

12、标准的规定。5大变形隧道工程勘察与预测5.1 一般规定5.1.1 公路隧道大变形工程地质勘察阶段、方法与内容应遵循现行公路工程地质勘察规范JTGC20的规定。5.1.2 大变形隧道勘察前应收集区域地质、工程地质、遥感影像、地震、既有工程大变形勘察设计及防治等资料，分析大变形的地质特征，明确勘察重点，制订针对性的勘察原则、方法和技术质量要求。5.1.3工可阶段勘察应初步了解隧址区的地形地貌、地层岩性、地质构造和地应力条件，对控制线路方案、分布范围大的复杂大变形地段，应开展加深地质工作或专题地质研究。5.1.4 初步设计勘察应收集和研究前一阶段的地质资料，结合现场地质调绘勘探和测试，初步查明大变形

13、的段落及工程地质特征，提出工程措施建议。5.1.5 施工图设计勘察阶段应基本查明大变形的岩性特征、范围、地质构造、变形潜势等地质特性，分析评价其工程地质条件，提出工程措施建议。5.1.6 施工阶段应开展现场地质核查工作，对变形潜势分级强烈地段进行专项补充勘察，满足设计施工要求。5.2.1大变形隧道的地质调绘前，应搜集下列资料：a）地形地貌、区域地质、构造地质、矿产地质、工程地质、水文地质及地区性大变形研究等。b）遥感影像、数据及解译。c）地应力、地震、气象等。d）既有公路、公路水利、矿山隧道及其他建筑工程大变形勘察、设计、施工、使用现状病害预防及整治等。5.2.2大变形隧道的遥感影像解译应包括

14、下列内容：a）地形地貌特征及分区，水系形态及发育特征。b）地层、岩组、岩性的界线和估测岩层产状。c）断层、褶皱的位置和性质，规模较大的断层破碎带范围，隐伏断层、节理密集带的位置和延伸方向。d）地表水体的分布范围和形态分类，地下水露头及湿地范围，地下XX水地段，地貌岩性、地质构造等与地下水的关系。e）滑坡、崩塌、岩堆、泥石流、地裂缝等不良地质的分布和范围。f）现场核对后编制遥感解译图件。5.2.3大变形隧道工程地质调绘应采用远观近察、由面到点及点面结合的工作方法，并应包括下列主要内容：a）地貌类型、成因、发育特征，以及其与岩性构造等因素的关系，划分地貌单元。b）地层时代、成因、层序、名称和分布范

15、围，岩层层厚、岩石结构及坚硬程度等岩性特征，以及岩石风化程度和深度等。c）岩层层理、片理、节理、软弱结构面的产状及组合形式，节理、裂隙发育程度，岩体完整程度，断层和褶皱的性质、产状、宽度、破碎程度及含水情况，新构造活动的痕迹及特点，以及与隧道的关系。d）地表水的集聚、水深和排泄条件，地下水的类型、富水或储水构造及裂隙、补给径流排泄条件、埋藏深度及变化规律、水质、侵蚀性、井泉露头和分布，分段预测隧道涌水量，濒临地表水体时评价地表水与地下水的水力联系。e）不良地质的性质、范围及危害程度，以及其发生、发展和分布规律，特殊岩土的类型、性质和分布范围等。f）围岩物理力学性质，定性划分围岩级别。g）既有隧道工程的使用情况，隧道病害、防治措施及效果。5.2.4大变形地区地质调绘的范围应满足线路方案选择及辅助坑道设计的需要，控制线路方案或特别复杂的地段，应扩大地质调绘范围。5.2.5大变形地层单元应根据区域地质、勘察阶段、岩性与隧道工程的关系划分到统；控制线路方案或特别复杂的地段，地层单元应划分到组，必要时可细划至段。5.2.6工程地质图件中主要地质构造岩性界线及对控制线路方案和对工程设计有影响的地质界线，应有地质点作依据；代表性大变形岩带和岩组应实测地质剖面图。5.2.