《公路擠壓性圍巖隧道設計指南》

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CCS號

團體標準

T/CHTSXXXXX-202X

公路擠壓性圍巖隧道設計指南

TechnicalGuidelinesofdesignforhighwaytunnelofsqueezing

surroundingrock

（征求意見稿）

202X-xx-xx發(fā)布202X-xx-xx實施

中國公路學會發(fā)布

目次

1總則...................................................................1

2術語和符號.............................................................2

2.1術語.................................................................2

2.2符號.................................................................3

3基本規(guī)定...............................................................4

4勘察...................................................................5

4.1一般規(guī)定.............................................................5

4.2工程地質調繪.........................................................6

4.3勘探與測試...........................................................8

4.4擠壓性圍巖變形分級..................................................10

5材料..................................................................14

5.1一般規(guī)定............................................................14

5.2錨索體及附件........................................................14

5.3錨固劑..............................................................15

5.4鋼帶................................................................15

5.5護網................................................................15

5.6注漿材料............................................................15

6荷載..................................................................17

6.1一般規(guī)定............................................................17

6.2圍巖壓力............................................................17

7支護與襯砌............................................................19

7.1一般規(guī)定............................................................19

7.2開挖................................................................20

7.3支護................................................................20

7.4襯砌................................................................24

8結構計算..............................................................25

8.1一般規(guī)定............................................................25

1

8.2襯砌計算............................................................25

9預應力錨索施工........................................................27

9.1一般規(guī)定............................................................27

9.2支護與襯砌施工......................................................27

9.3錨索試驗與檢測......................................................29

9.4施工質量驗收........................................................34

9.5監(jiān)控量測............................................................35

附錄Ａ隧道擠壓性圍巖地質特征..........................................39

附錄B按變形速率對圍巖變形預測判定.....................................42

附錄C荷載結構法.......................................................43

附錄D鋼筋混凝土受彎和受壓構件配筋量計算方法...........................46

用詞說明................................................................53

2

公路擠壓性圍巖隧道設計指南

1總則

1.0.1為規(guī)范和指導擠壓性圍巖公路隧道勘察設計，提高擠壓性圍巖公路隧道建設的安

全可靠性，使其技術先進、經濟合理，制定本規(guī)范。

1.0.2本規(guī)范適用于公路擠壓性圍巖隧道勘察設計。

條文說明

本規(guī)范主要是對高地應力狀態(tài)下的公路擠壓性圍巖隧道變形特征、治理措施進行研究而

編制，對其它軟弱圍巖如膨脹性圍巖、飽和黃土等地質隧道的變形治理可參考使用。

1.0.3公路擠壓性圍巖隧道的勘察設計應結合擠壓性圍巖的具體特點，因地制宜，做到結

構穩(wěn)定，施工安全，運營安全耐久。

1.0.4公路擠壓性圍巖隧道勘察設計應積極采用新技術、新工藝、新材料和新設備。

1.0.5公路擠壓性圍巖隧道勘察設計除應符合本規(guī)范外，尚應符合國家有關強制性標準

的規(guī)定，本規(guī)范未規(guī)定的內容應符合現(xiàn)行的有關規(guī)范及標準的規(guī)定。

1

2術語和符號

2.1術語

2.1.1擠壓性圍巖squeezingrock

在高地應力環(huán)境下，隧道周邊一定范圍內產生顯著塑性變形或流變的巖體。

2.1.2巖體強度應力比strengthstressratioofrockmass

巖體抗壓強度與巖體最大初始地應力的比值，也叫擠壓因子。

2.1.3擠壓大變形squeezinglargedeformation

高地應力環(huán)境下，隧道開挖后圍巖向凈空方向擠壓支護體系產生的、超出常規(guī)圍巖變形

的位移量。

2.1.4變形預測deformablepotential

反映擠壓性圍巖內部積聚應變能的強弱程度，以預測擠壓性圍巖隧道變形大小。

2.1.5大變形等級deformablegrade

根據地應力大小、巖體完整程度和巖石強度、變形量、變形速率等指標，將擠壓性圍巖

隧道變形劃分為不同變形程度的分級。

2.1.6綜合勘察integratedsurvey

在研究、分析區(qū)域地質條件的基礎上，采用遙感圖像地質解譯、調繪、物探、鉆探、原

位測試、室內試驗等多種工程地質勘察手段進行勘察的方法。

2.1.7預案設計pre-design

在現(xiàn)階段隧道設計中，按照設計規(guī)范規(guī)定，依據施工之前的地質調查、鉆探及物探等資

料，采用工程類比方法，通過一定的力學分析而做出的施工圖設計。

2.1.8錨下有效預應力effectiveprestressunderanchorage

預應力筋張拉錨固后，實際張拉控制應力扣除相應損失后，預應力筋錨下留存的應力。

2

2.2符號

GN——巖石強度應力比

Rc——巖石飽和單軸抗壓強度

Rcm——巖體抗壓強度

q——圍巖垂直壓力

λ——圍巖側壓力系數

Kv——巖體完整性指數

σmax——巖體最大初始地應力

3

3基本規(guī)定

3.0.1公路擠壓性圍巖變形預測及變形等級判定工作按照勘察設計預測和施工確認兩階

段進行。

1勘察階段以巖石單軸飽和抗壓強度和最大初始地應力值之比，對初始地應力場宏觀預

判后，結合圍巖特征對變形進行初步判定。

2設計階段可采用巖體的強度應力比Rcm/σmax指標進行變形預測及變形等級預判，進行

預設計。

3施工階段根據揭示的圍巖特征、變形速率及實測總變形量綜合評價圍巖的變形趨勢，

確認變形等級，對支護體系的適應性進行評判，按動態(tài)設計原則確定支護參數。

3.0.2公路擠壓性圍巖隧道大變形控制應遵循“主動加固、邊放邊抗、先柔后剛、分次支

護，寧強勿弱”的基本原則，合理確定各種工程措施及其施作時機。

3.0.3公路擠壓性圍巖隧道結構設計應綜合考慮安全、工期、造價等因素，貫徹可控與適

度原則，使支護參數與變形等級合理匹配。

3.0.4變形等級Ⅰ級和Ⅱ級的斷面形式可采用常規(guī)斷面；變形等級Ⅲ級斷面形式可采用

近圓形斷面；變形等級Ⅳ級可采用圓形斷面。

3.0.5當擠壓因子大于0.2時，宜采用強力被動強支護；當小于0.2時，宜采用主動強支

護。

3.0.6公路擠壓性圍巖隧道施工宜采用機械法開挖，遵循“少擾動快開挖、快支護早封閉、

勤量測穩(wěn)施工”的原則。

3.0.7公路擠壓性圍巖隧道應加強監(jiān)控量測和超前地質預報，并及時對結果進行分析，指

導現(xiàn)場動態(tài)設計和施工方案。

3.0.8公路擠壓性圍巖隧道對于變形等級較高段落，施工期宜做好監(jiān)測點布置，加強運營

期安全監(jiān)控。

4

4勘察

4.1一般規(guī)定

4.1.1在執(zhí)行現(xiàn)行《公路工程地質勘察規(guī)范》（JTGC20）有關規(guī)定下，隧址區(qū)受構造應力

影響，處于高地應力和極高地應力條件下，圍巖為薄層狀、片狀或千枚狀，且呈較破碎—極

破碎的軟質巖或壓性斷層破碎帶、蝕變帶或呈壓碎狀的硬質巖等情況下，還應結合擠壓性圍

巖進行相關工程地質勘察。

條文說明

根據統(tǒng)計，國外發(fā)生擠壓性大變形的隧道有陶恩隧道、阿爾貝格隧道、惠那山隧道和阿

爾及利亞東西高速TI及T2隧道；國內發(fā)生擠壓性大變形的隧道有家竹箐隧道、公路木寨嶺

和岷縣隧道、蘭武二線的烏鞘嶺隧道、蘭渝鐵路的木寨嶺隧道、哈達鋪隧道、同寨隧道、新

城子隧道、毛羽山隧道、兩水隧道及臺灣的木柵公路隧道等。發(fā)生擠壓性大變形的隧道具有

三個特點：一是均處于高地應力、極高地應力區(qū)；二是巖質軟，包括層片狀軟巖及蝕變軟巖，

尤其是泥質結構或粘土礦物含量較高的巖石最為典型，常見擠壓性圍巖種類多為炭質泥巖、

炭質頁巖、泥質頁巖、泥灰?guī)r、凝灰?guī)r、板巖、炭質板巖、綠泥片巖、炭質片巖、云母片巖，

絹云母片巖、千枚巖、炭質千枚巖、綠泥石千枚巖、各類蝕變巖、煤系地層及其斷層破碎帶

構造巖等；三是巖層薄，一般層厚小于10cm,多呈薄層狀、片狀。

4.1.2工程地質勘察工作應根據勘察階段、區(qū)域及工程類型、工程場地地質條件、勘察手

段的適宜性，統(tǒng)籌考慮勘察手段選配，開展綜合勘察工作。

4.1.3公路擠壓性圍巖隧道勘察應與設計階段匹配，按踏勘、初勘、詳勘階段開展工作。

施工階段應配合動態(tài)設計開展相應的地質補充勘察工作。

4.1.4擠壓性圍巖隧道勘察前應收集區(qū)域地質、工程地質、遙感影像、地震、既有工程擠

壓性圍巖勘察設計及施工等資料，分析擠壓性圍巖的地質特征，明確勘察重點，提出針對性

的勘察原則、方法和技術質量要求。

4.1.5工可勘察階段應初步了解隧道通過地區(qū)的地形地貌、地層巖性、地質構造、區(qū)域地

應力場分布和地應力條件，以及控制線路方案的擠壓性圍巖的分布范圍和基本特征。

條文說明

工可勘察階段擠壓性圍巖隧道的工程地質勘察則包括下列內容：搜集沿線地形地貌、區(qū)

域地質、工程地質、水文地質、地應力、地震、遙感數據及影像等資料，了解既有隧道工程

變形情況；通過遙感解譯，了解區(qū)域斷裂構造、褶皺的分布特征；了解圍巖地段的地層時代、

巖性、分布范圍及特征；根據區(qū)域地質資料并結合踏勘情況進行分析和整理，初步判斷是否

存在擠壓性圍巖。

5

4.1.6初步勘察階段應收集和研究區(qū)域地質資料，結合現(xiàn)場地質調繪、勘探和測試，初步

查明區(qū)域地應力場分布和地應力條件，擠壓性圍巖的段落及工程地質特征。

4.1.7詳細勘察階段應詳細查明擠壓性圍巖的巖性特征、范圍、地質構造、變形趨勢等地

質特性，分析評價其工程地質條件，提出工程措施建議。

4.1.8施工階段應開展現(xiàn)場地質核查工作，并對嚴重影響施工的大變形地段進行補充勘

察，滿足設計施工要求。

4.1.9擠壓性圍巖變形分級應由圍巖質量等級、初始地應力狀態(tài)、巖石堅硬程度、巖層厚

度、各巖層占比和巖體完整程度等因素確定。

條文說明

本條旨在確定分級因素。影響擠壓性隧道圍巖巖體穩(wěn)定的因素主要是巖石的物理力學性

質、構造發(fā)育情況、初始地應力、巖石堅硬程度等因素。

4.1.10擠壓性圍巖變形分級，應采用定性劃分和定量指標兩種方法確定。

條文說明

根據定性與定量相結合的原則，擠壓性圍巖變形預測分級的因素需同時采用定性劃分和

定量指標兩種方法確定，并相互比對。

分級因素定性劃分依據工程地質勘察中對巖體(石)性質、巖石堅硬程度和完整程度的定

性描述，需要在勘察過程中，對這些要素認真觀察和記錄。這些資料由于獲取方法直觀，簡

便易行，有經驗的工程人員易于對此進行鑒定和劃分。

分級因素定量指標是通過現(xiàn)場原位測試或取樣進行室內試驗取得的。

4.1.11擠壓性圍巖評價應包括地質構造、地層巖性、巖石堅硬程度、巖層厚度、巖體完

整程度、巖層產狀、水文地質條件、初始地應力狀態(tài)、不良地質、特殊巖土、圍巖分級、變

形預測、環(huán)境影響評價、隧道設計施工建議等內容。

條文說明

本條參考現(xiàn)行《鐵路擠壓性圍巖隧道技術規(guī)范》（Q∕CR9512），提出了擠壓性地質勘察

成果中包括的基本內容。

4.2工程地質調繪

4.2.1擠壓性圍巖隧道地質調繪前，應搜集下列資料：

1地形地貌、區(qū)域地質、構造地質、礦產地質、工程地質、水文地質及地區(qū)性擠壓性圍

巖研究等資料。

6

2遙感影像、數據及解譯資料。

3地應力、地震及氣象等資料。

4既有鐵路、公路、水利、礦山隧道及其他建筑工程擠壓性圍巖勘察、設計、施工、使

用現(xiàn)狀、病害預防及整治等資料。

4.2.2擠壓性圍巖隧道的遙感影像解譯，應包括下列內容：

1地形地貌特征及分區(qū)，水系形態(tài)及發(fā)育特征。

2地層、巖組、巖性的界線和估測巖層產狀。

3斷層、褶皺的位置和性質，規(guī)模較大的斷層破碎帶范圍，隱伏斷層、節(jié)理密集帶的位

置和延伸方向。

4地表水體的分布范圍和形態(tài)分類，地下水露頭及濕地范圍，地下水富水地段，地貌、

巖性、地質構造等與地下水的關系。

5滑坡、崩塌、巖堆、泥石流、地裂縫等不良地質的分布和范圍。

6現(xiàn)場核對后編制遙感解譯圖件。

4.2.3擠壓性圍巖隧道工程地質調繪應采用遠觀近察、由面到點、點面結合的工作方法，

在地質調繪的基礎上，合理、有效地布置工程勘探及測試工作，并應包括下列主要內容：

1地貌類型、成因和發(fā)育特征，及其與巖性、構造等因素的關系，劃分地貌單元。

2地層時代、成因、層序、名稱和分布范圍，巖層層厚、巖石結構及堅硬程度等巖性特

征，以及巖石風化程度和深度等。

3巖層層理、片理、節(jié)理、軟弱結構面的產狀及組合形式，節(jié)理、裂隙發(fā)育程度，巖體

完整程度，斷層和褶皺的性質、產狀、寬度、破碎程度及含水情況，新構造活動的痕跡及特

點，以及與隧道的關系。

4地表水的集聚、水深和排泄條件，地下水的類型、富水或儲水構造及裂隙、補給徑流

排泄條件、埋藏深度及變化規(guī)律、水質、侵蝕性，井泉露頭和分布，預測隧道最大及正常分

段涌水量，瀕臨地表水體時評價地表水與地下水的水力聯(lián)系。

5不良地質的性質、范圍及危害程度，及其發(fā)生、發(fā)展和分布規(guī)律，特殊巖土的類型、

性質和分布范圍等。

6初始地應力狀態(tài)，巖石成分及其物理力學性質，劃分巖土施工工程分級。

7既有隧道工程的使用情況，隧道病害、防治措施及效果。

7

4.2.4擠壓性圍巖地區(qū)地質調繪的范圍應滿足線路方案選擇、隧道及輔助坑道設計的需

要；控制線路方案或特別復雜的地段，應擴大地質調繪范圍。

4.2.5擠壓性圍巖地層單元應根據區(qū)域地質、勘察階段、巖性與隧道工程的關系劃分到

統(tǒng)；控制線路方案或特別復雜的地段，地層單元應劃分到組，必要時可細劃至段。

4.2.6工程地質圖件填繪應充分利用區(qū)域地質圖、遙感圖像等既有資料；主要地質構造、

巖性界線及對控制線路方案和對工程設計有影響的地質界線，應有地質點作依據；代表性擠

壓性圍巖巖帶、巖組，應實測地質剖面圖。

4.2.7擠壓性圍巖巖帶、巖組及控制線路方案或影響工程設置的地質構造，宜采用追索和

穿越相結合的方法，進行工程地質調查。

4.2.8工程地質調查的記錄應采用文字記錄與示意圖或地質照片相結合，記錄資料應準

確可靠、條理清晰、文圖相符。

4.3勘探與測試

4.3.1擠壓性圍巖地段的勘察應采用物探、鉆探、挖（槽）探、硐探、孔（硐）內測試、

現(xiàn)場測試及室內試驗相結合的綜合勘察方法。

4.3.2擠壓性圍巖隧道應采用綜合物探方法貫通勘探，必要時開展橫斷面勘探。

4.3.3鉆孔的位置和數量應視地質復雜程度和勘察階段，根據地質調繪和物探成果而定。

并應符合下列要求：

1洞門附近覆土較厚時，應布置勘探孔。

2洞身應按不同地貌單元、主要的擠壓性圍巖巖帶、巖組、地質構造界線布置勘探孔，

查明地層結構、巖性、地下水、初始地應力狀態(tài)等地質條件。

3斷層和物探異常段應有勘探點控制。

4勘探點間距一般宜控制在500～1000m，地質條件特別復雜地段勘探點的布置應專門

研究確定，鉆孔位置宜布置在隧道輪廓線外不小于5m，鉆探深度應至仰拱以下不小于8m，

鉆探完畢應回填封孔。

5鉆探中應做好水位觀測和記錄，并取樣進行水質分析，選取代表性鉆孔做水文地質試

驗，計算涌水量，必要時應進行地下水動態(tài)觀測。

6取代表性巖石樣品進行物理力學試驗。

7深鉆孔應綜合利用，選取代表性深孔開展物探測井、水文地質試驗、初始地應力等綜

合測試工作。

8

4.3.4對被覆蓋的主要擠壓性圍巖巖帶、巖組、地質構造，宜采用挖（槽）探，詳細記錄

巖層分層位置、分層巖性等地質現(xiàn)象，現(xiàn)場同步繪制1/100的素描圖。

4.3.5擠壓性圍巖巖帶、巖組分布復雜，隧道通過段落長、預測隧道開挖圍巖發(fā)生大變形

的可能性大、變形等級高，且對工程有較大影響的擠壓性圍巖地段，宜采用硐探進行勘察，

開展地質編錄、巖體原位試驗、地應力測試、圍巖松動圈探測、變形監(jiān)測及支護參數工程試

驗等工作。硐探應進行專項設計。

條文說明

由于通過常規(guī)的鉆探無法采取軟弱或破碎巖樣以獲得物理力學參數，對擠壓性圍巖巖帶、

巖組分布復雜，隧道通過段落長、預測隧道開挖發(fā)生圍巖大變形的可能性大、變形等級高，

且對工程設計（或投資）有較大影響的擠壓性圍巖地段，采用硐探進行勘察，一方面能取得

可靠的巖體原位試驗參數及地應力數值，另一方面還能進行變形監(jiān)測及支護參數等試驗。探

硐位置的選擇及要求如下：

1探硐洞口要選擇在場地穩(wěn)定、不良地質不發(fā)育的地段，對不穩(wěn)定巖體需進行清除或支

護，支護工藝及長度需滿足洞口穩(wěn)定及施工安全的要求。若洞口位于溝谷邊緣，確保洞口路

肩高程高于百年一遇洪水位以上。

2探硐設計需有詳細的地質調繪、物探、鉆孔等綜合勘察成果，查明試驗目的地層準確

的分布位置。

3探硐施工要開展超前預報、支護參數試驗及變形監(jiān)測，并進行詳細的地質編錄以查明

巖體的主要特征。

4.3.6對擠壓性圍巖隧道，應進行地應力測試，分析評價隧址區(qū)地應力特征。

1初始地應力測試前應在分析區(qū)域地質資料的基礎上，采用地質調查分析方法，根據區(qū)

域地質構造的展布特征及新構造活動形跡，分析構造形成期的主應力方向、古構造應力場和

現(xiàn)今構造應力場。

2在深鉆孔、探硐、隧道洞室采用水壓致裂法、應力解除法或應力恢復法等進行地應力

測試。

4.3.7擠壓性圍巖地段應采取代表性巖石樣品進行磨片鑒定并定名，測試巖石密度、吸水

率、抗壓強度、抗剪強度、彈性波速等常規(guī)物理力學性質指標。必要時測試礦物成分、變形

模量、彈性模量、泊松比、黏土礦物、黏粒含量、化學成分、崩解性、膨脹性等。

4.3.8在主要擠壓性圍巖地段，結合隧道設計需求，必要時應開展巖體剪切、三軸抗壓、

載荷、旁壓、地應力等現(xiàn)場試驗及巖體彈性波速測試。

條文說明

9

對隧道圍巖體進行巖體應力試驗，獲取原始地應力的大小和方向等參數。采用鉆孔地應

力試驗，方法有應力恢復法、水壓致裂法、應力解除法等，可按現(xiàn)行標準《工程巖體試驗方

法標準》GBT50266執(zhí)行。

4.4擠壓性圍巖變形分級

4.4.1擠壓性圍巖變形分級因素，應符合表4.4.1的規(guī)定。

表4.4.1擠壓性圍巖變形分級因素

變形分級因素地質條件

圍巖質量等級Ⅳ級及以下

初始地應力狀態(tài)高地應力、極高地應力

巖石堅硬程度Rc≤30MPa的軟質巖

巖層厚度巖層厚度≤10cm

巖體完整程度較破碎~極破碎

注：Rc為巖石飽和單軸抗壓強度（MPa）

4.4.2在高地應力、極高地應力下，根據巖層厚度和巖體完整程度，擠壓性圍巖變形預測

可按表4.4.2進行劃分，劃分指標應符合附錄A的規(guī)定。

表4.4.2擠壓性圍巖變形預測分級

巖層厚度斷層破碎帶及蝕

較薄層中薄層極薄層

巖體完整程度變帶

較破碎輕微輕微中等中等

破碎輕微中等強烈強烈

極破碎中等強烈極強烈極強烈

注：根據巖層產狀、地下水、巖石堅硬程度等因素進行修正。

條文說明

變形預測分級是地質工程師判斷擠壓性圍巖變形程度的基礎。變形預測分級主要由初始

地應力狀態(tài)、巖石堅硬程度、巖層厚度和巖體完整程度等因素確定，以定性分析圍巖特征為

基礎，結合產狀、地下水等綜合修正確定。擠壓性圍巖變形預測分級與圍巖特征的關系按說

明表4.4.2確定。

表4-1擠壓性圍巖特征與圍巖變形預測分級關系

變形預測輕微中等強烈

Ⅳ級：較軟巖、軟巖或軟巖Ⅴ級：軟巖、極軟巖，極

Ⅳ級：軟巖或軟巖夾硬巖，中薄

夾硬巖，較薄層或中薄層狀薄層為主，層間結合一般

層狀為主，層理、板理清晰，層

為主，層理、板理清晰，層或結合差，受構造影響嚴

間結合一般或結合差，受構造影

間結合一般或結合差，石質重～很嚴重，節(jié)理發(fā)育～

響較重，節(jié)理較發(fā)育～發(fā)育，巖

圍巖特征較硬，受構造影響較重，節(jié)很發(fā)育，巖體破碎～極破

體較破碎，有揉皺現(xiàn)象，含泥化

理較發(fā)育～發(fā)育，巖體較破碎，有揉皺現(xiàn)象，呈層狀

夾層及層間擠壓破碎帶，呈薄層

碎，呈層狀或層狀碎裂結碎裂結構或碎裂結構，圍

狀或層狀碎裂結構，圍巖穩(wěn)定性

構，圍巖穩(wěn)定性差，有少量巖穩(wěn)定性很差，有少量滲

差，有少量基巖裂隙水

基巖裂隙水水

10

Ⅴ級：軟巖、極軟巖，中薄層狀

為主，層間結合差，受地質構造

影響嚴重，節(jié)理發(fā)育～很發(fā)育，

Ⅳ級：硬質巖，受構造影響小褶皺（曲）發(fā)育，含泥化夾層

嚴重或有一定的蝕變作用，或泥團，軟硬不一，巖體破碎，Ⅵ級：斷層泥礫帶，受構

巖體破碎，呈壓性碎石（角呈層狀碎裂結構或碎裂結構；較造影響很嚴重，巖體極破

礫）狀鑲嵌結構或碎裂結軟巖、壓碎巖、蝕變帶，層間結碎，呈散體結構，圍巖穩(wěn)

構，圍巖穩(wěn)定性差，有少量合很差或軟硬不一，受地質構造定性很差，有少量滲水

基巖裂隙水影響嚴重，節(jié)理很發(fā)育，巖體破

碎～極破碎，呈碎裂結構；圍巖

穩(wěn)定性差，有少量基巖裂隙水，

且發(fā)育不均

1關于地下水的修正，對于擠壓性圍巖變形等級預判為一級的隧道圍巖相對較硬、層厚

較厚，受地下水的影響小，變形預測分級可不考慮地下水的修正，預判為二級大變形的圍巖

遇淋雨狀、線狀出水及股狀出水可降低一級大變形分級。三級大變形地段往往地下水不發(fā)育，

如遇地下水軟化圍巖情況需加強支護。

2巖層走向與隧道洞軸線關系對圍巖大變形程度有較為明顯的影響，變形預測預判需

進行修正，通過蘭渝鐵路木寨嶺隧道、同寨隧道的圍巖特征與變形統(tǒng)計，中薄層、極薄層圍

巖當巖層走向與洞軸線夾角小于30°，且傾角大于40°時降低一級。

3變形預測分級尚需考慮隧道埋深、相鄰隧道間距、隧道斷面尺寸等因素。

4.4.3設計階段，擠壓性圍巖變形等級應根據巖體強度應力比和變形預測相結合，按表

4.4.3進行劃分。

表4.4.3擠壓性圍巖變形等級

擠壓性圍巖變形等級Ⅰ級Ⅱ級Ⅲ級Ⅳ級

巖體強度應力比Rcm/σmax0.20＜GN≤0.400.15＜GN≤0.200.10＜GN≤0.15GN≤0.10

變形預測輕微中等強烈極強烈

注：巖體強度計算公式為：Rcm＝KvRc

條文說明

Jethwa等、Hoek等以圍巖強度應力比、相對變形為指標對擠壓性圍巖的變形等級進行

劃分，如下圖所示。

圖4-1Hoek擠壓性圍巖變形等級劃分

11

變形預測是隧道周圍巖體應力釋放引起潛在變形的能力，可以對隧道變形進行預測。變

形預測與隧道埋深、地應力條件、圍巖特性、洞室形狀大小等因素有關。在《川藏鐵路高地

應力軟巖隧道設計指南》中，結合國內蘭渝烏鞘嶺隧道科研情況和國外Hoek擠壓性圍巖等

級劃分標準，將我國擠壓性圍巖隧道變形等級劃分為四級，如下表所示。

表4-1擠壓性圍巖變形等級劃分標準

擠壓性圍巖變形等級一級二級三級四級

Rc/σmax0.20～0.300.15～0.200.10～0.15≤0.10

變形預測輕微中等強烈極強烈

巖體強度應力比和變形預測是目前預判隧道圍巖擠壓變形的主要指標。在設計階段根據

地勘資料對可能發(fā)生的擠壓變形進行預判。

4.4.4對于下列情況，宜將變形等級上調一級：

1極軟巖（Rc<5MPa）或極破碎巖體(Kv<0.15)；

2大跨及以上（B＞14m）；

3遇水易軟化崩解的巖體。

4.4.5當根據巖體強度應力比和變形預測確定的擠壓性圍巖變形等級不一致時，應通過

對變形預測的定性劃分和定量指標的綜合分析，預測圍巖變形等級。當兩者的級別劃分相差

達1級以上時，應進一步補充測試。

4.4.6施工階段，根據擠壓變形程度及其對隧道穩(wěn)定性的影響程度，擠壓性圍巖變形可按

表4.4.6進行定性劃分。

表4.4.6擠壓性圍巖變形等級的定性劃分

圍巖變Ⅰ級Ⅱ級Ⅲ級Ⅳ級

形等級（輕微擠壓變形）（中等擠壓變形）（強烈擠壓變形）（極強烈擠壓變形）

開挖后圍巖一般呈高

開挖后圍巖呈高速運

開挖后圍巖一般呈中速運動，變形持續(xù)時

動，變形持續(xù)時間極

開挖后圍巖一般呈低速運動；變形持續(xù)時間極長，位移極大，

長，位移極大，相對

速運動；有較大的圍間長，位移大，相對相對變形6%～10%；

變形大于10%；圍巖

變形程巖位移，且持續(xù)時間變形4%～6%；圍巖變圍巖變形顯著，洞底

變形顯著，洞底隆起

度較長，相對變形2%～形較明顯、洞底有隆隆起明顯，洞室變形

明顯，洞室變形不收

4%；支護開裂，局部起現(xiàn)象，支護開裂、不收斂。支護裂損、

斂。支護與鋼架嚴重

有掉塊現(xiàn)象掉塊，鋼架局部扭鋼架嚴重扭曲或折

扭曲或折斷、嚴重侵

曲、侵限現(xiàn)象。斷、侵限破壞現(xiàn)象明

限。

顯。

注：相對變形為隧道最大收斂變形量與開挖跨度之比。

條文說明

鑒于擠壓性圍巖的復雜性和多變性，勘測設計階段擠壓性圍巖變形等級劃分多為定性預

測為主，難以真實反映擠壓性圍巖變形程度，需在施工階段結合開挖揭示掌子面圍巖完整程

度、層厚等圍巖特性和隧道圍巖變形速率、變形量及支護破壞特征等綜合分析，動態(tài)調整。

12

13

5材料

5.1一般規(guī)定

5.1.1預應力錨索應具有可靠的錨固性能、足夠的承載能力以及良好的適用性，以保證充

分發(fā)揮預應力錨索支護的優(yōu)點和使用安全。

5.1.2預應力錨索支護形式應為“單孔單束”；預應力錨索結構宜選“先錨后注”形式。

5.1.3預應力錨索支護材料與構件應符合國家標準和相關行業(yè)標準，并具有產品合格證。

錨索體及附件、鋼帶、護網等各構件的力學性能應相互匹配。預應力錨索安裝如圖1所示。

圖1預應力錨索安裝示意圖

5.2錨索體及附件

5.2.1錨索索體材料應符合現(xiàn)行《預應力混凝土用鋼絞線》（GB∕T5224）規(guī)定。

5.2.2應優(yōu)先選用1×19S結構鋼絞線；在變形嚴重情況下宜選用具有恒阻/讓壓功能的錨

索體結構。

5.2.3應根據使用環(huán)境條件，采取相應的防腐措施。

5.2.4墊板應符合以下要求：

1應優(yōu)先采用碗形墊板，且高度（從下端面至孔口最高位置的距離）應不小于拱形底部

直徑的1/3，并配套球形墊圈；

2錨索墊板鋼材屈服強度應不小于235MPa，厚度應不小于16mm；

3錨索墊板應保持下端面平整，不得出現(xiàn)四角翹起的情況；

4錨索墊板的承載力應不小于與之配套錨索體屈服力標準值的1.5倍；

5錨索墊板規(guī)格尺寸不小于150mm×150mm；宜選用的錨索墊板規(guī)格尺寸為：

200mm×200mm、250mm×250mm和300mm×300mm；在變形嚴重情況下可選用尺寸更大的

14

墊板；

6錨索墊板球窩幾何形狀及力學性能應與球形墊圈匹配，球形墊圈應能允許錨索體與墊

板之間有不小于12°的偏角而不出現(xiàn)卡阻現(xiàn)象。

5.2.5錨具應符合應下要求：

1錨具優(yōu)先選用低回縮錨具；錨具性能均應符合現(xiàn)行《預應力筋用錨具、夾具和連接器》

（GB/T14370）的有關規(guī)定，并應有錨具制造廠提供的有效檢驗合格證明。

2錨索用錨具應與所選用的鋼絞線的規(guī)格和強度級別相匹配。

5.3錨固劑

5.3.1錨固劑宜采用樹脂錨固劑；樹脂錨固劑應符合MT146.1-2011的有關規(guī)定。

5.3.2富水圍巖可選用快速型樹脂錨固劑；普通圍巖宜選用中速型錨固劑。

5.3.3錨固長度較長時宜選用低稠度樹脂錨固劑。

5.4鋼帶

5.4.1鋼帶應優(yōu)先采用W型鋼帶，鋼帶材料拉伸屈服強度應不低于235MPa。

5.4.2W型鋼帶應符合現(xiàn)行《礦用W型鋼帶》（MT/T861）的有關規(guī)定。

5.4.3鋼帶形狀、幾何尺寸及力學性能應與錨索體、墊板匹配。

5.5護網

5.5.1預應力錨索支護一般應采用護網。

5.5.2錨索支護采用的護網應符合下列規(guī)定：

1可選用非金屬網或金屬網。

2網狀可選用菱形網、經緯網等編織形式。

條文說明

在圍巖條件允許的情況下，可選用非金屬網。

5.6注漿材料

5.6.1注漿材料宜采用水灰比0.35~0.40純水泥漿液。

5.6.2注漿材料采用的水泥應符合下列要求：

1水泥應采用普通硅酸鹽水泥，其質量應符合現(xiàn)行《通用硅酸鹽水泥》（GB175）的規(guī)

15

定，其強度等級應不低于42.5。

2當地下水有腐蝕性時，應采用特種水泥。

16

6荷載

6.1一般規(guī)定

6.1.1公路擠壓性圍巖隧道結構上的荷載分類應符合現(xiàn)行《公路隧道設計規(guī)范第一冊土

建工程》（JTG3370.1）的規(guī)定。

6.1.2公路擠壓性圍巖隧道結構荷載中除圍巖壓力外的其他永久荷載、可變荷載、偶然荷

載均應符合現(xiàn)行《公路隧道設計規(guī)范第一冊土建工程》（JTG3370.1）的規(guī)定。

6.2圍巖壓力

6.2.1公路擠壓性圍巖隧道結構上的圍巖壓力宜采用現(xiàn)場實測方式進行取值或參考類似

工程實測結果取值。

條文說明

在對實測資料調查統(tǒng)計中，共調研了10座典型擠壓性圍巖公路、鐵路、水工隧道，統(tǒng)

計102個監(jiān)測斷面實測圍巖壓力值，反應出：1）不同隧道間，圍巖壓力的可對比性較差；

2）即使同一隧道、且僅相近百米，不同斷面的圍巖壓力變化明顯；3）同一斷面不同監(jiān)測位

置的圍巖壓力一般差異較明顯。

6.2.2當暫無實測數據時，可按表6.2.2進行取值，施工中應及時結合實測數據進行調整。

表6.2.2圍巖壓力值

擠壓因子Nc垂直均布壓力（MPa）水平均布壓力（MPa）

Nc≤0.10＞1.5＞1.8

0.10＜Nc≤0.150.80～1.500.72～1.80

0.15＜Nc≤0.200.50～0.800.35～0.88

注：擠壓因子Nc為巖體單軸抗壓強度與初始地應力比值。Nc＞0.20按現(xiàn)行《公路隧道設計規(guī)范第一冊土

建工程》（JTG3370.1）的規(guī)定計算；0.15<Nc≤0.20水平均布壓力為垂直均布壓力的0.7～1.1倍；0.10<Nc≤0.15

水平均布壓力為垂直均布壓力的0.9～1.2倍；Nc≤0.10水平均布壓力為垂直均布壓力的1.2倍以上。

條文說明

1）垂直均布壓力采用數值仿真反演得到。計算條件：①開挖斷面為兩車道等效圓形斷

面；②地應力場為靜水壓力場，采用應力邊界實現(xiàn)；③設定反演邊界條件為控制圍巖位移等

于30cm；④計算方法為通過調整開挖邊界上的均布徑向應力實現(xiàn)達到反演邊界條件，進而

將其作為垂直均布壓力。

2）水平均布壓力通過統(tǒng)計公路擠壓性圍巖隧道22個監(jiān)測斷面的圍壓數據，歸納得到。

17

6.2.3當無類似工程實測結果時，其垂直及水平勻布壓力的作用標準值可按下列公式計

算，施工中應結合實測數據進行調整。

1垂直均布壓力可按式（6.2.3-1）計算確定。

35

0.45S?

0.15H

qBe=0.19（6.2.3-1）

式中：q——垂直均布壓力（MPa）；

B——隧道開挖跨度（m）；

H——隧道埋深（m）；

S——取值1、2、3、4，對應擠壓性圍巖變形等級一、二、三、四級，勘察設計

階段按變形預測判定變形等級取值，在施工階段根據實測變形量確認的大變形等級進行修

正。

e——自然常數。

2水平均布壓力可按式（6.2.2-2）及表6.2.2計算確定。

eq=（6.2.3-2）

式中：e——水平均布壓力（MPa）；

λ——側壓力系數，取值見表6.2.3；

表6.2.3側壓力系數

擠壓性圍巖變形等級Ⅰ級Ⅱ級Ⅲ級Ⅳ級

λ0.50～0.750.75～1.01.0～1.25＞1.25

注：λ取值與洞室高跨比有關，對高跨較大的馬蹄形的隧道λ取表中較小值；對于高跨比接近1的隧道和圓形（或近似圓形）

的隧道λ取表中較大值。水平地應力比較大時，根據實際情況調整。

條文說明

本條參考現(xiàn)行《鐵路擠壓性圍巖隧道技術規(guī)范》（Q∕CR9512）。當沒有類似工程的實測

結果時，就不能按工程類比選取圍巖壓力的經驗值，可按本條的公式進行計算圍巖壓力。

18

7支護與襯砌

7.1一般規(guī)定

7.1.1公路擠壓性圍巖隧道當擠壓因子Nc＞0.20時，隧道初期支護宜采用以普通噴錨加

二次襯砌的被動支護模式，實施過程中應“先支后錨”；而Nc≤0.20時，隧道初期支護宜根

據現(xiàn)場圍巖變形情況采用以預應力錨桿（索）系統(tǒng)的主動支護初支加二次襯砌的模式，實施

過程中應“先錨后支”。

條文說明

采用數值仿真手段針對不同支護強度（Pi）下各擠壓因子（Nc）軟巖隧道中圍巖變形的

演化特征開展研究，得到結果如下：

75測點1測點260測點1測點2

75測點1測點2測點3測點4

測點3測點4測點5

測點3測點440

50測點550測點5

20

2525

Uy/cm

Uy/cm

Uy/cm0

00

00.81.62.43.24

00.81.62.43.2400.81.62.43.24

-25-25-20

豎向位移

豎向位移

豎向位移

-50-50-40

-75-75-60

-100支護阻力Pi/MPa-100支護阻力Pi/MPa-80支護阻力Pi/MPa

（a）Nc=0.063（b）Nc=0.10（c）Nc=0.15

24測點1測點2

30測點1測點2測點3測點4

測點3測點418測點5

測點5

2012

106

Uy/cm

0

Uy/cm0

00.81.62.43.24

00.81.62.43.24-6

-10

豎向位移-12

豎向位移-20

-18

-30-24

-40支護阻力Pi/MPa-30支護阻力Pi/MPa

（d）Nc=0.20（e）Nc=0.25

圖7-1不同擠壓因子下圍巖豎向位移-支護強度變化曲線

如上圖所示，當Nc=0.063、0.10和0.15時，測點位移隨支護阻力變化曲線有較為明顯

轉折點，即當支護阻力達到一定后，增加支護阻力對于減小測點位移效用有較為明顯減弱，

而Nc=0.20和0.25時曲線則近于線性。同時，當Nc=0.15時，當支護強度達到1.5MPa（實

際工程中所能提供較大支護強度）時，測點最大豎向位移仍高達49.8cm，仍不可控；而當

Nc=0.2時，當Pi=0.4MPa時，測點1的沉降為29.2cm，已控制在30cm范圍內。綜合上述考

慮，提出“對于Nc＞0.20的圍巖可采用強力被動支護體系”這一建議。當擠壓因子Nc＞0.20、

且采用預應力錨索系統(tǒng)支護時，也可參照實施。

7.1.2公路擠壓性圍巖隧道應采用曲邊墻拱形帶仰拱的復合式襯砌。

條文說明

19

復合式襯砌是由內外兩層襯砌組合而成，第一層稱為初期支護(一般是噴錨襯砌)，第二

層為二次襯砌(一般是整體式襯砌)，初期支護與二次襯砌之間夾防水層。

初期支護（噴錨襯砌）是由噴射混凝土、預應力錨索/錨桿、鋼拱架、噴射混凝土和鋼

筋網等組成；二次襯砌為整體式襯砌，采用模筑混凝土襯砌或模筑鋼筋混凝土襯砌。

7.1.3公路擠壓性圍巖隧道襯砌設計應綜合考慮圍巖地質條件、斷面形狀、支護結構、施

工條件等，充分利用圍巖的自承能力。襯砌應有足夠的強度、穩(wěn)定性和耐久性，保證隧道長

期使用安全。

7.1.4公路擠壓性圍巖隧道支護與襯砌結構類型、支護參數，應綜合考慮圍巖特性、斷面

跨度、隧道埋深、變形等級、結構受力特點、施工方法等因素，通過工程類比和數值模擬法

綜合分析確定。在施工階段，尚應根據現(xiàn)場監(jiān)控量測結果調整支護參數，實行動態(tài)設計，必

要時可通過試驗分析確定。

條文說明

隧道設計階段，設計者難以精確預測各種復雜條件下圍巖大變形等級，可通過工程類比

和經驗進行預設計，在工程實施過程中，是通過現(xiàn)場監(jiān)控量測，觀測圍巖與初期支護的變形

變化，掌握圍巖動態(tài)及支護結構受力狀態(tài)，及時進行支護參數調整。對重要工程、特殊地段、

工程類比無可借鑒時，需先通過試驗確定。

7.1.5擠壓性圍巖隧道仰拱結構宜加強，變形潛勢分級強烈地段宜加大仰拱曲率。

7.1.6預應力錨索主動支護體系應由變形等級高的地段向變形等級低的地段延伸加強，

延伸長度不宜小于2B。

7.2開挖

7.2.1公路擠壓性圍巖隧道開挖宜采用機械開挖，并輔以鉆爆法。

7.2.2公路擠壓性圍巖隧道預留變形量的設置應綜合考慮變形等級、圍巖特征、開挖跨

度、埋置深度、支護條件、補強空間及施工方法等因素，采用工程類比法確定；當無類比資

料時可按7.2.2表采用，并應根據現(xiàn)場監(jiān)控量測結果進行調整。

表7.2.2預留變形量建議值（mm）

變形等級Ⅰ級Ⅱ級Ⅲ級Ⅳ級

小、中跨（B≤14m）100～200200～300300～450450～600

大跨及以上（B＞14m）200～300300～450450～600600～800

注：根據圍巖變形的不均勻性，預留變形量可分工序、分部差異化設置。

7.3支護

20

7.3.1在隧道開挖后掌子面不能自穩(wěn)地段、拱部易出現(xiàn)剝落或局部坍塌、塌方段，可采用

超前小導管支護。超前小導管設計應符合下列規(guī)定：

1宜采用直徑為42～50mm無縫鋼管，長度宜為3.0～5.0m。

2管壁應鉆注漿孔，孔徑宜為6～8mm，間距宜為150～25