《公路隧道全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)法設(shè)計(jì)指南》

ICS號(hào)

CCS號(hào)

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

T/CHTSXXXXX-202X

公路隧道全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)法設(shè)計(jì)指南

DesignGuideforFullFaceRockTunnelBoringMachineMethod

forHighway

(征求意見(jiàn)稿)

2022-xx-xx發(fā)布2022-xx-xx實(shí)施

中國(guó)公路學(xué)會(huì)發(fā)布

公路隧道全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)法設(shè)計(jì)指南

總則

1.0.1為規(guī)范和指導(dǎo)公路隧道全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)法設(shè)計(jì)，制定本指南。

1.0.2本指南適用于不大于兩車(chē)道新建全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)施工的公路隧道工程。

1.0.3新建特長(zhǎng)公路隧道應(yīng)結(jié)合地形、地質(zhì)、水文和運(yùn)輸場(chǎng)地等條件，經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)綜合

比選，宜優(yōu)先采用全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)法。

1.0.4隧道主體結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)使用年限及環(huán)境作用等級(jí)進(jìn)行耐久性設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)使用年限

為100年。

1.0.5全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)施工的公路隧道工程設(shè)計(jì)除應(yīng)符合本指南的規(guī)定外，尚應(yīng)符合國(guó)

家和行業(yè)現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

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公路隧道全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)法設(shè)計(jì)指南

術(shù)語(yǔ)和符號(hào)

術(shù)語(yǔ)

2.1.1全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)fullfacetunnelboringmachine

通過(guò)開(kāi)挖并推進(jìn)式前進(jìn)實(shí)現(xiàn)隧道全斷面成型，且?guī)в兄苓厷んw的專(zhuān)用機(jī)械設(shè)備。

2.1.2敞開(kāi)式巖石隧道掘進(jìn)機(jī)opentypehardrocktunnelboringmachine

利用支撐機(jī)構(gòu)撐緊洞壁以承受向掘進(jìn)的反力及扭矩的全斷面巖石隧道掘進(jìn)機(jī)。

2.1.3護(hù)盾式巖石隧道掘進(jìn)機(jī)shieldedhardrocktunnelboringmachine

在整機(jī)外圍設(shè)置與機(jī)器直徑相一致的圓筒形防護(hù)結(jié)構(gòu)以利于掘進(jìn)和進(jìn)行管片安裝的全

斷面巖石掘進(jìn)機(jī)。

2.1.4單護(hù)盾巖石隧道掘進(jìn)機(jī)singleshieldrocktunnelboringmachine

具有護(hù)盾保護(hù)，僅依靠管片承受掘進(jìn)反力的巖石隧道掘進(jìn)機(jī)。

2.1.5雙護(hù)盾巖石隧道掘進(jìn)機(jī)doubleshieldrocktunnelboringmachine

具有護(hù)盾保護(hù)，依靠管片和/或撐靴撐緊洞壁以承受掘進(jìn)反力和扭矩，掘進(jìn)可與管片拼

裝同步的巖石隧道掘進(jìn)機(jī)。

2.1.6主機(jī)mainmachine

全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)的開(kāi)挖、推進(jìn)和支護(hù)裝置的總稱(chēng)。

2.1.7后配套系統(tǒng)back-upsystem

為主機(jī)提供工作支持條件、位于連接橋及其后方的設(shè)備和結(jié)構(gòu)的總稱(chēng)，包括連接橋、后

配套拖車(chē)及輔助設(shè)備。

2.1.8刀盤(pán)cutterhead

設(shè)置在全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)的前端，通過(guò)旋轉(zhuǎn)或其他運(yùn)動(dòng)方式對(duì)地層進(jìn)行全斷面開(kāi)挖的鋼

結(jié)構(gòu)和刀具的總成。

2.1.9刀具cuttertools

對(duì)地層進(jìn)行切削或破碎的刃具。

2.1.10撐靴系統(tǒng)grippersystem

敞開(kāi)式和雙護(hù)盾巖石隧道掘進(jìn)機(jī)中可撐緊洞壁承受掘進(jìn)反力的系統(tǒng)，主要由鋼結(jié)構(gòu)架、

液壓缸、撐靴等組成。

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公路隧道全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)法設(shè)計(jì)指南

2.1.11圍巖分級(jí)surroundingrockclassification

根據(jù)巖體完整程度和巖石強(qiáng)度等指標(biāo)，按穩(wěn)定性對(duì)圍巖進(jìn)行的分級(jí)。

2.1.12荷載load

作用于結(jié)構(gòu)物而使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生應(yīng)力的力。

2.1.13襯砌lining

支護(hù)隧道圍巖的結(jié)構(gòu)體。

2.1.14噴錨襯砌shotcreteandrockbohslining

噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)和鋼架等單獨(dú)或組合使用的隧道圍巖支護(hù)結(jié)構(gòu)。

2.1.15復(fù)合式襯砌compositelining

由噴錨襯砌、防水層和模筑混凝土襯砌構(gòu)成的復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)。

2.1.16管片segment

隧道預(yù)制襯砌環(huán)的基本單元。

2.1.17標(biāo)準(zhǔn)環(huán)standardring

兩側(cè)環(huán)面平行的管片襯砌環(huán)。

2.1.18楔形環(huán)taperedring

兩側(cè)環(huán)面不平行的管片襯砌環(huán)，亦稱(chēng)轉(zhuǎn)彎環(huán)。

2.1.19楔形量taper

楔形環(huán)最大環(huán)寬與最小環(huán)寬之差。

2.1.20通用環(huán)universalling

一種通用的楔形環(huán)，可以通過(guò)該楔形環(huán)的不同組合形成直線隧道和不同半徑的曲線隧道。

符號(hào)

BQ———巖體基本質(zhì)量指標(biāo)；

[BQ]———巖體修正質(zhì)量指標(biāo)；

Rc———巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度；

Kv———巖體完整性系數(shù)；

Jv———巖體體積節(jié)理數(shù)；

CAI———巖石磨蝕指數(shù)；

D———巖石掘進(jìn)機(jī)刀盤(pán)直徑；

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公路隧道全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)法設(shè)計(jì)指南

D1———管片環(huán)外徑；

R———線路最小曲線半徑；

n———巖石掘進(jìn)機(jī)刀盤(pán)轉(zhuǎn)速；

T———巖石掘進(jìn)機(jī)刀盤(pán)扭矩；

W———巖石掘進(jìn)機(jī)刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)功率；

F———巖石掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)推力；

v———巖石掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)速度；

L———巖石掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)行程；

K———襯砌截面強(qiáng)度安全系數(shù)；

K0———支護(hù)尺寸系數(shù)；

K1———巖石掘進(jìn)機(jī)推力儲(chǔ)備系數(shù)；

———圍巖重度；

w———水的重度；

q———垂直圍巖均布?jí)毫Γ?/p>

ec———水平圍巖均布?jí)毫Γ?/p>

———側(cè)壓力系數(shù)；

Ra———混凝土抗壓極限強(qiáng)度；

Rl———混凝土抗拉極限強(qiáng)度；

E———彈性模量；

Rw———混凝土彎曲極限抗壓強(qiáng)度；

1———掘進(jìn)機(jī)隧道荷載折減系數(shù)；

S———圍巖級(jí)別；

[S]———圍巖級(jí)別修正值；

S1———擠壓性圍巖變形等級(jí)；

Gn———巖體強(qiáng)度應(yīng)力比；

———管片彎矩傳遞系數(shù)；

0———管片接頭轉(zhuǎn)角；

K+———管片接頭的正彎矩回轉(zhuǎn)彈簧剛度；

K?———管片接頭的負(fù)彎矩回轉(zhuǎn)彈簧剛度。

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公路隧道全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)法設(shè)計(jì)指南

工程勘察

一般規(guī)定

3.1.1工程地質(zhì)勘察應(yīng)滿(mǎn)足全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)法適宜性評(píng)價(jià)要求，對(duì)可能遇到的重大工程

地質(zhì)問(wèn)題，應(yīng)開(kāi)展專(zhuān)題研究。

3.1.2全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)法公路隧道宜按設(shè)計(jì)階段和施工階段分別開(kāi)展工程地質(zhì)勘察工作。

3.1.3工程地質(zhì)勘察應(yīng)綜合利用遙感解譯、地質(zhì)調(diào)繪、物探、鉆探、取樣試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

及觀測(cè)等方法。

3.1.4掘進(jìn)機(jī)工作條件分級(jí)應(yīng)結(jié)合圍巖級(jí)別、巖石堅(jiān)硬程度、巖體完整程度及巖石磨蝕性

等綜合確定。

勘察內(nèi)容

3.2.1設(shè)計(jì)階段勘察應(yīng)查明隧道工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件，包括以下內(nèi)容：

1區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造特征、區(qū)域性斷層及活動(dòng)特征、地震動(dòng)參數(shù)等，開(kāi)展區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性評(píng)

價(jià)工作。

2隧道沿線地形地貌特征，河流、水庫(kù)等地表水體的分布、水位、流量、規(guī)模等。

3隧道沿線地層巖性分布，重點(diǎn)查明軟巖、膨脹巖、可溶巖、蝕變巖、高磨蝕性硬巖等

特殊巖類(lèi)的分布及性狀。

4隧道沿線地質(zhì)構(gòu)造特征，重點(diǎn)查明地質(zhì)構(gòu)造類(lèi)型、性質(zhì)、規(guī)模，斷層、節(jié)理等軟弱結(jié)

構(gòu)面特征及其與隧道的組合關(guān)系，斷層與地表水體的連通情況等。

5影響隧道洞口和洞身穩(wěn)定的各類(lèi)不良地質(zhì)和特殊巖土的成因、類(lèi)型、性質(zhì)及范圍，分

析其發(fā)生原因、發(fā)展趨勢(shì)，判明對(duì)隧道影響的程度。

6隧道進(jìn)出口段地質(zhì)條件，重點(diǎn)查明覆蓋層成因、性質(zhì)及厚度，巖體風(fēng)化、卸荷特征，

評(píng)價(jià)隧道進(jìn)出口場(chǎng)地穩(wěn)定性。

7隧道地下水類(lèi)型、地下水位、含水層的分布范圍及相應(yīng)的滲透系數(shù)、水量、水壓、水

溫和補(bǔ)給關(guān)系等，劃分水文地質(zhì)單元，估算隧道涌水量，預(yù)測(cè)工程有無(wú)突涌水風(fēng)險(xiǎn)，明確水

質(zhì)對(duì)鋼筋混凝土的侵蝕性，評(píng)價(jià)其對(duì)掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)的影響。

8可溶巖地層巖溶發(fā)育規(guī)律，主要洞穴的發(fā)育范圍、深度、規(guī)模、連通與充填情況；巖

溶水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)類(lèi)型、地下水動(dòng)力條件、動(dòng)態(tài)規(guī)律和分帶特征；劃分巖溶水文地質(zhì)單元，預(yù)

測(cè)隧道發(fā)生突泥、突水的風(fēng)險(xiǎn)，評(píng)價(jià)隧道排水對(duì)周邊地下水環(huán)境的影響。

9隧道沿線地應(yīng)力大小、方向、變化規(guī)律等應(yīng)力場(chǎng)特征，地應(yīng)力異常區(qū)分布特征及成因，

高地應(yīng)力引起的圍巖大變形、巖爆分布范圍及程度，評(píng)價(jià)其對(duì)掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)的影響。

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公路隧道全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)法設(shè)計(jì)指南

10深埋隧道應(yīng)查明洞身段地溫情況，確定熱害類(lèi)型，進(jìn)行地溫分級(jí)，評(píng)價(jià)其對(duì)掘進(jìn)機(jī)

掘進(jìn)的影響。

11提出隧道圍巖的基本物理力學(xué)參數(shù)建議值，評(píng)價(jià)隧道圍巖穩(wěn)定性。

12進(jìn)行隧道圍巖分級(jí)和掘進(jìn)機(jī)工作條件分級(jí)。

13有害氣體、礦體及具有放射性危害的地層，確定分布范圍、成分和含量，評(píng)價(jià)其對(duì)

人體健康和掘進(jìn)機(jī)施工的影響。

條文說(shuō)明

設(shè)計(jì)階段勘察可根據(jù)工程可行性研究、初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)的勘察要求，逐步深入查明地質(zhì)條件。

3.2.2施工階段勘察包括以下內(nèi)容：

1核查施工開(kāi)挖揭露的地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地下水等，分析判定實(shí)際圍巖級(jí)別。

2探測(cè)和預(yù)報(bào)隧道開(kāi)挖前方可能出現(xiàn)的圍巖條件、遇到的不良地質(zhì)問(wèn)題，指導(dǎo)掘進(jìn)機(jī)的

施工。

3在掘進(jìn)機(jī)施工過(guò)程中，及時(shí)分析掘進(jìn)機(jī)在各種地質(zhì)條件下的掘進(jìn)效率。

勘察方法

3.3.1遙感解譯宜利用多平臺(tái)、多波段、多時(shí)相及三維真彩色遙感數(shù)據(jù)，進(jìn)行復(fù)合圖像

處理和綜合解譯，重要的地質(zhì)現(xiàn)象應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查、復(fù)核。

3.3.2地質(zhì)調(diào)繪范圍應(yīng)包括隧道及相關(guān)地段，進(jìn)出口、淺埋和巖溶發(fā)育等洞段應(yīng)進(jìn)行專(zhuān)

項(xiàng)工程地質(zhì)調(diào)繪。

3.3.3物探工作應(yīng)符合下列規(guī)定：

1宜沿隧道軸線布設(shè)，必要時(shí)可布置輔助物探剖面。

2物探方案應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境等確定，條件具備時(shí)宜采用多種方法互相驗(yàn)

證。

3深埋隧道應(yīng)布置大地電磁測(cè)深剖面。

3.3.4鉆探工作應(yīng)符合下列規(guī)定：

1隧道進(jìn)出口、淺埋段、過(guò)溝段、主要地質(zhì)界線、斷層、重要的不良地質(zhì)段、特殊巖土

地段及地質(zhì)條件復(fù)雜洞段等應(yīng)布置鉆孔。

2深埋隧道宜根據(jù)地質(zhì)調(diào)繪和物探成果，選擇對(duì)掘進(jìn)機(jī)施工有重大影響的不良地質(zhì)發(fā)育

段布置深鉆孔。

3鉆孔深度應(yīng)至隧道底板以下3~5m，遇溶洞、暗河及其它不良地質(zhì)時(shí)，應(yīng)加深至不良

地質(zhì)體以下5m。

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公路隧道全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)法設(shè)計(jì)指南

3.3.5隧道穿越的主要巖層及特殊性巖層應(yīng)取樣進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，試驗(yàn)項(xiàng)目主要包括礦物

成分、物理性質(zhì)、抗壓強(qiáng)度、彈性模量、硬度、膨脹性、石英含量、磨蝕性等，必要時(shí)進(jìn)行

現(xiàn)場(chǎng)巖體抗剪強(qiáng)度和變形試驗(yàn)。

3.3.6宜選擇合適的鉆孔進(jìn)行鉆孔壓水試驗(yàn)或抽水試驗(yàn)。

3.3.7隧道巖溶發(fā)育段宜進(jìn)行連通試驗(yàn)。

3.3.8宜選擇合適的鉆孔進(jìn)行地應(yīng)力、地溫、放射性元素及有害氣體測(cè)試等。

3.3.9施工階段勘察宜采用地質(zhì)素描、物探、微震監(jiān)測(cè)、超前鉆孔、孔內(nèi)攝像、導(dǎo)坑等

綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法。

掘進(jìn)機(jī)工作條件分級(jí)

3.4.1巖石堅(jiān)硬程度應(yīng)按巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度（Rc）進(jìn)行評(píng)價(jià)，與巖石堅(jiān)硬程度對(duì)應(yīng)

關(guān)系可按表3.4.1確定。

表3.4.1Rc與巖石堅(jiān)硬程度對(duì)應(yīng)關(guān)系

Rc（MPa）>6060~3030~1515~5≤5

堅(jiān)硬程度堅(jiān)硬巖較硬巖較軟巖軟巖極軟巖

3.4.2巖體完整程度應(yīng)按巖體完整性系數(shù)（KV）或巖體體積節(jié)理數(shù)（JV）進(jìn)行評(píng)價(jià)，、

與巖體完整程度對(duì)應(yīng)關(guān)系可按表3.4.2確定。

表3.4.2KV、JV與巖體完整程度對(duì)應(yīng)關(guān)系

巖體完整程度堅(jiān)硬巖較硬巖較軟巖軟巖極軟巖

KV>0.750.75~0.550.55~0.350.35~0.15≤0.15

3

JV（條/m）<33~1010~2020~35>35

3.4.3巖石磨蝕性可通過(guò)測(cè)試巖石磨蝕指數(shù)（CAI）進(jìn)行評(píng)價(jià)。巖石磨蝕性等級(jí)與巖石磨蝕

性指數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系可按表3.4.3確定。

表3.4.3巖石磨蝕性等級(jí)與巖石磨蝕性指數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系

磨蝕性等級(jí)巖石磨蝕指數(shù)（CAI）（1/10mm）

極低0.1~0.4

非常低0.5~0.9

低1.0~1.9

中等2.0~2.9

高3.0~3.9

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公路隧道全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)法設(shè)計(jì)指南

續(xù)表3.4.3巖石磨蝕性等級(jí)與巖石磨蝕性指數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系

磨蝕性等級(jí)巖石磨蝕指數(shù)（CAI）（1/10mm）

非常高4.0~4.9

極高≥5.0

條文說(shuō)明

巖石耐磨性通常采用巖石磨蝕指數(shù)CAI進(jìn)行表征，巖石耐磨性試驗(yàn)設(shè)備為塞卡耐磨性試驗(yàn)儀，是用一

個(gè)特制鋼針，在未處理的巖石表面拖動(dòng)1cm的距離，針尖由此而磨鈍，其磨鈍面的直徑就是巖石耐磨性指

數(shù)CAI。

3.4.4掘進(jìn)機(jī)工作條件由好到差可分為A（工作條件好）、B（工作條件一般）、C（工作

條件差）三級(jí)，分級(jí)可按表3.4.4確定。

表3.4.4掘進(jìn)機(jī)工作條件分級(jí)表

分級(jí)評(píng)判主要因素

掘進(jìn)機(jī)工作

圍巖級(jí)別巖石單軸抗壓強(qiáng)度巖體完整性系數(shù)巖石磨蝕指數(shù)

條件等級(jí)

Rc（MPa）KVCAI（1/10mm）

0.65~0.75<5ⅠB

80~150

Ⅰ>0.75≥5

ⅠC

≥150>0.65-

<3ⅡA

80~1503~5ⅡB

Ⅱ0.65~0.55

≥5

ⅡC

≥150-

<3ⅢA

60~1200.55~0.353~5ⅢB

Ⅲ

≥5

ⅢC

≥80≤0.35-

30~600.35~0.20<5ⅣB

Ⅳ

15~600.20~0.15-ⅣC

Ⅴ和Ⅵ<15<0.15-不宜使用

條文說(shuō)明

圍巖級(jí)別參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范第一冊(cè)土建工程》JTG3370.1-2018中表3.6.4規(guī)定執(zhí)行。

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公路隧道全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)法設(shè)計(jì)指南

總體設(shè)計(jì)

一般規(guī)定

4.1.1總體設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足隧道正常使用功能、掘進(jìn)機(jī)施工工藝、運(yùn)營(yíng)管理與維護(hù)、防災(zāi)救援

等要求。

4.1.2隧道無(wú)法繞避特殊地質(zhì)及建構(gòu)筑物密集區(qū)等區(qū)段時(shí)，應(yīng)開(kāi)展專(zhuān)項(xiàng)研究。

條文說(shuō)明

特殊地質(zhì)包括以下情況：

1巖溶發(fā)育帶。施工中極可能碰到大的巖溶洞穴、充填溶洞或充水溶洞，掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)或通過(guò)很困難，

嚴(yán)重時(shí)可能發(fā)生掉機(jī)、陷機(jī)和埋機(jī)等事故。

2高地應(yīng)力地段。對(duì)于軟弱圍巖，因其巖石強(qiáng)度低而圍壓高易產(chǎn)生大的塑性變形，造成隧道圍巖擠出，

洞徑縮??；對(duì)于強(qiáng)度較高的圍巖，可能發(fā)生巖爆，給作業(yè)人員、巖石掘進(jìn)機(jī)設(shè)備安全帶來(lái)較大威脅，同時(shí)

會(huì)破壞已有支護(hù)，給巖石掘進(jìn)機(jī)法施工安全、進(jìn)度和成本造成很大影響。

3中等及以上膨脹性的圍巖。膨脹巖具有膨脹、收縮、崩解、軟化等一系列不良工程特性，如果處理

不當(dāng)，常會(huì)造成巖石掘進(jìn)機(jī)法隧道變形、圍巖坍塌、甚至刀盤(pán)被卡等工程事故。

4中高地溫帶及以上地段。高地?zé)釙?huì)惡化洞內(nèi)人員作業(yè)環(huán)境，同時(shí)也可能導(dǎo)致設(shè)備過(guò)熱而無(wú)法正常工

作。

5Ⅲ級(jí)及以上破碎帶。破碎帶因其圍巖破碎，且多富水，導(dǎo)致圍巖失穩(wěn)、塌方，危及洞內(nèi)施工人員和

設(shè)備的安全。

6涌、突水嚴(yán)重的地段。當(dāng)圍巖為軟弱巖層、破碎帶，將會(huì)大大惡化圍巖的工程地質(zhì)條件。一般不宜

用掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)。若采用，將會(huì)發(fā)生開(kāi)挖工作面坍塌、塌拱和隧道基底及側(cè)壁承載力低等問(wèn)題，掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)

困難；當(dāng)圍巖為硬質(zhì)巖，一般不致危及圍巖及機(jī)具的安全穩(wěn)定，但嚴(yán)重涌、漏水區(qū)段較長(zhǎng)或反復(fù)出現(xiàn)，也

將大大增加掘進(jìn)機(jī)推進(jìn)的難度。

7高瓦斯地段。高瓦斯地層常含有易燃、有害氣體，嚴(yán)重地威脅著洞內(nèi)施工人員的健康和生命安全瓦

斯?jié)舛冗^(guò)高時(shí)，還可能引起火災(zāi)或爆炸，造成慘痛損失。

掘進(jìn)機(jī)通過(guò)上述特殊地質(zhì)地段時(shí)，應(yīng)針對(duì)性地開(kāi)展專(zhuān)項(xiàng)研究。

4.1.3隧道設(shè)計(jì)除應(yīng)考慮工程地質(zhì)和水文地質(zhì)等條件外，尚應(yīng)考慮設(shè)備運(yùn)輸、施工場(chǎng)地布

置、材料供應(yīng)、供電等條件。

條文說(shuō)明

采用管片襯砌的隧道設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮管片生產(chǎn)和存放場(chǎng)地的要求。

隧道洞口位置的選擇除滿(mǎn)足相應(yīng)行業(yè)相關(guān)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)要求外，尚應(yīng)考慮掘進(jìn)機(jī)拼裝要求，拼裝場(chǎng)地宜

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公路隧道全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)法設(shè)計(jì)指南

為平坡，場(chǎng)地寬度根據(jù)掘進(jìn)機(jī)所需龍門(mén)吊車(chē)的寬度并考慮富裕量來(lái)確定，拼裝場(chǎng)地周?chē)鷳?yīng)有足夠的空間堆

放零部件。

4.1.4隧道掘進(jìn)機(jī)宜在洞外拼裝及拆卸，場(chǎng)地受限時(shí)可在洞內(nèi)拼裝及拆卸。

隧道線形設(shè)計(jì)

4.2.1隧道平曲線和豎曲線設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足掘進(jìn)機(jī)設(shè)備通行要求。

4.2.2隧道線路平面不宜采用需要進(jìn)行加寬的平曲線半徑。

4.2.3隧道最大縱坡應(yīng)與掘進(jìn)機(jī)設(shè)備的爬坡能力相匹配，最小縱坡不應(yīng)小于3‰。

4.2.4地下水發(fā)育的隧道掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)方向宜為上坡。

隧道橫斷面設(shè)計(jì)

4.3.1橫斷面設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)使用功能進(jìn)行明確分區(qū)，滿(mǎn)足建筑限界、事故疏散、維護(hù)檢修等

要求，并應(yīng)充分利用空間、合理布置設(shè)備和設(shè)施等。

4.3.2隧道宜采用圓形斷面，內(nèi)輪廓直徑應(yīng)滿(mǎn)足建筑限界、使用功能、施工工藝等要求；

開(kāi)挖直徑應(yīng)考慮施工誤差、測(cè)量誤差、結(jié)構(gòu)受力變形及后期沉降等的影響。

4.3.3隧道橫斷面設(shè)計(jì)應(yīng)充分利用斷面富余空間布置附屬設(shè)施。宜利用上部空間作為排煙

通道，下部空間作為逃生通道。

條文說(shuō)明

隧道圓形斷面上部和下部富裕空間較大，宜利用上部空間布置隧道的排煙通道，下部空間布置電纜通

道、疏散通道等附屬設(shè)施，如圖4.3.3所示。

4.3.4在滿(mǎn)足建筑限界及其他使用功能要求下，采用管片襯砌的隧道內(nèi)輪廓沿徑向應(yīng)預(yù)留

不小于150mm的富裕空間，采用復(fù)合式襯砌的隧道內(nèi)輪廓沿徑向應(yīng)預(yù)留不小于50mm的

富裕空間。

條文說(shuō)明

隧道建筑限界不包括測(cè)量誤差、施工誤差、結(jié)構(gòu)變形和后期沉降。為嚴(yán)格控制隧道限界，本指南規(guī)定

了在隧道建筑限界外側(cè)預(yù)留一定的富?？臻g。

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公路隧道全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)法設(shè)計(jì)指南

圖4.3.3公路兩車(chē)道隧道橫斷面布置示意圖

施工計(jì)劃

4.4.1施工計(jì)劃應(yīng)包括工期、工區(qū)劃分、施工便道、設(shè)備拼裝及拆卸場(chǎng)地、管片預(yù)制及堆

放場(chǎng)地、棄渣場(chǎng)、施工進(jìn)度計(jì)劃以及環(huán)境保護(hù)等內(nèi)容。

4.4.2隧道施工工期應(yīng)考慮項(xiàng)目施工作業(yè)環(huán)境，以及設(shè)備設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)輸、安裝調(diào)試、

拆卸等因素綜合分析確定。

條文說(shuō)明

項(xiàng)目施工作業(yè)環(huán)境包括施工場(chǎng)地和工程地質(zhì)條件，制定隧道施工工期時(shí)應(yīng)注意施工場(chǎng)地對(duì)施工進(jìn)度的

影響以及地質(zhì)條件對(duì)隧道施工工期的影響。

4.4.3施工工區(qū)劃分及場(chǎng)地布置應(yīng)根據(jù)下列條件綜合分析確定：

1應(yīng)根據(jù)隧道長(zhǎng)度、進(jìn)洞工作面、工期要求等確定施工工區(qū)劃分或施工場(chǎng)地的布置方案，

必要時(shí)可設(shè)置施工輔助導(dǎo)坑。

2應(yīng)充分考慮便道、施工用水用電以及周邊環(huán)境等方面對(duì)施工的影響。

3應(yīng)考慮隧道地質(zhì)條件、隧道縱坡、棄渣場(chǎng)和土石方平衡等綜合因素。

4.4.4隧道施工方案、施工組織設(shè)計(jì)應(yīng)主要包括下列內(nèi)容：

1施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)施平面布置圖。

2掘進(jìn)機(jī)的拼裝、步進(jìn)及拆卸方案。

3掘進(jìn)機(jī)施工的臨時(shí)給水、排水、供電、消防、通風(fēng)、通信等設(shè)計(jì)。

4采用預(yù)制襯砌的隧道管片生產(chǎn)、運(yùn)輸和儲(chǔ)存方案。

5后配套輔助施工設(shè)備的選型、規(guī)格和數(shù)量。

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公路隧道全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)法設(shè)計(jì)指南

6掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)與出碴方案。

7超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、監(jiān)控量測(cè)及不良地質(zhì)地段施工預(yù)案。

條文說(shuō)明

施工組織設(shè)計(jì)應(yīng)切合施工實(shí)際，其關(guān)鍵點(diǎn)在于做好施工調(diào)查和設(shè)計(jì)文件校核，在施工中如發(fā)現(xiàn)條件有

變異，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

4.4.5在施工場(chǎng)地布置的臨時(shí)設(shè)施應(yīng)符合環(huán)保、水土保持要求。

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公路隧道全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)法設(shè)計(jì)指南

掘進(jìn)機(jī)設(shè)備選型

一般規(guī)定

5.1.1掘進(jìn)機(jī)選型應(yīng)遵循地質(zhì)適應(yīng)、安全高效、功能齊全、性能穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)環(huán)保、易于維

護(hù)保養(yǎng)等原則。

5.1.2掘進(jìn)機(jī)選型時(shí)應(yīng)對(duì)敞開(kāi)式、雙護(hù)盾、單護(hù)盾及多模式掘進(jìn)機(jī)等進(jìn)行綜合比選。

掘進(jìn)機(jī)選型

5.2.3掘進(jìn)機(jī)選型應(yīng)考慮下列因素：

1隧道長(zhǎng)度、線形、橫斷面、支護(hù)結(jié)構(gòu)等設(shè)計(jì)參數(shù)。

2地質(zhì)條件。

1）圍巖巖性及巖石強(qiáng)度。

2）巖體完整程度。

3）巖體主要結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀與隧道軸線組合關(guān)系。

4）地應(yīng)力狀態(tài)。

5）水文地質(zhì)條件。

6）巖石耐磨性。

7）特殊地質(zhì)條件（斷層破碎帶、高地溫、巖爆、軟巖大變形、有毒有害氣體等）。

3隧道施工環(huán)境。

1）交通運(yùn)輸、施工場(chǎng)地及周邊環(huán)境。

2）氣象條件。

3）供水供電。

4）水保、環(huán)保要求。

4工期及節(jié)點(diǎn)要求。

5輔助工程措施。

5.2.4掘進(jìn)機(jī)適用下列地質(zhì)范圍：

1II、III級(jí)圍巖為主的硬巖隧道宜采用敞開(kāi)式掘進(jìn)機(jī)。

2III、IV級(jí)圍巖為主的硬巖隧道宜采用雙護(hù)盾式掘進(jìn)機(jī)。

3以軟巖為主的隧道宜采用單護(hù)盾式掘進(jìn)機(jī)。

4對(duì)不適用以上形式掘進(jìn)機(jī)的隧道，宜采用多模式掘進(jìn)機(jī)：

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公路隧道全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)法設(shè)計(jì)指南

1）敞開(kāi)式/護(hù)盾式掘進(jìn)機(jī)：主要適用于巖石整體較完整~完整，但存在較長(zhǎng)段落的軟

巖大變形、高地應(yīng)力、斷層破碎帶等不良地質(zhì)地層，可通過(guò)模式轉(zhuǎn)換，由錨噴支護(hù)轉(zhuǎn)換為管

片支護(hù)。

2）單護(hù)盾/土壓掘進(jìn)機(jī)：主要適用于有一定自穩(wěn)性的軟巖地層，但存在較長(zhǎng)段落的軟

土或者富水地層時(shí)，可通過(guò)轉(zhuǎn)換為螺旋機(jī)出土的土壓模式，安全、快速的通過(guò)軟土及富水地

層。

條文說(shuō)明

1敞開(kāi)式掘進(jìn)機(jī)主要適用于巖石整體較完整~完整，有較好自穩(wěn)性的硬巖地層（Rc=50~180MPa）。當(dāng)

采取有效支護(hù)手段并經(jīng)論證，也可適用于軟巖隧道，但掘進(jìn)速度應(yīng)予以限制。

2雙護(hù)盾式掘進(jìn)機(jī)主要適用于較完整，有一定自穩(wěn)性的軟巖~硬巖地層（Rc=30~90MPa）。

3單護(hù)盾式掘進(jìn)機(jī)主要適用于有一定自穩(wěn)性的軟巖地層（Rc=5~60MPa）。

掘進(jìn)機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

5.3.1掘進(jìn)機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)包括刀盤(pán)直徑、刀間距、刀盤(pán)轉(zhuǎn)速、刀盤(pán)扭矩、刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)功

率、掘進(jìn)推力、掘進(jìn)速度、掘進(jìn)行程、接地比壓等。

5.3.2刀盤(pán)直徑應(yīng)按掘進(jìn)機(jī)的類(lèi)型、成洞洞徑、襯砌厚度、允許偏差等因素確定。

5.3.3刀具布置主要根據(jù)圍巖類(lèi)型確定。

條文說(shuō)明

對(duì)于硬巖隧道，巖石越硬，刀間距宜越小。

5.3.4刀盤(pán)轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)圍巖級(jí)別、刀盤(pán)直徑、刀具選型等因素確定。

條文說(shuō)明

刀盤(pán)轉(zhuǎn)速主要受限于最外周滾刀線速度，目前刀盤(pán)最大轉(zhuǎn)速一般以刀盤(pán)最外周滾刀線速度≯3.5m/s為

準(zhǔn)。

5.3.5刀盤(pán)扭矩應(yīng)根據(jù)圍巖條件、掘進(jìn)機(jī)類(lèi)型、掘進(jìn)機(jī)結(jié)構(gòu)、刀盤(pán)直徑等因素確定，并配

置脫困扭矩。

條文說(shuō)明

刀盤(pán)扭矩計(jì)算方法有理論計(jì)算方法和經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法兩種。根據(jù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)性能，脫困扭矩一般為額定扭

矩的1.5倍。

理論扭矩計(jì)算公式：

T=()fFiiR+Tm（5.3.5-1）

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公路隧道全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)法設(shè)計(jì)指南

式中：

T———刀盤(pán)扭矩，單位為千牛米（kN·m）;

f———滾刀滾動(dòng)系數(shù)，一般取值0.1~0.15；

Fi———滾刀額定承載能力，單位為千牛（kN）;

Ri———每把滾刀在刀盤(pán)上的回轉(zhuǎn)半徑，單位為米（m）；

Tm———摩擦扭矩，單位為千牛米（kN·m）。

經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法：

2

T=StD（5.3.5-2）

式中：

D———刀盤(pán)直徑，單位為米（m）；

St———扭矩系數(shù)。扭矩系數(shù)S根據(jù)掘進(jìn)機(jī)直徑、圍巖條件而異，一般取St60。

5.3.6刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)功率應(yīng)根據(jù)刀盤(pán)扭矩、轉(zhuǎn)速、傳動(dòng)效率及驅(qū)動(dòng)形式確定。

條文說(shuō)明

掘進(jìn)機(jī)需求功率計(jì)算方法：

n

WT=（5.3.6）

9550

式中：

W———驅(qū)動(dòng)功率,單位為千瓦（kW）；

T———理論扭矩，單位為千牛米（kN·m）；

n———刀盤(pán)轉(zhuǎn)速，單位為轉(zhuǎn)每分（r/min）。

5.3.7掘進(jìn)推力應(yīng)根據(jù)盾體與圍巖之間的摩擦力、后配套拉力、圍巖條件、坡度等因素確

定，且預(yù)留一定的儲(chǔ)備系數(shù)。

條文說(shuō)明

掘進(jìn)機(jī)推力理論計(jì)算方法：

F=K1()F1+F2+F3+F4+F5（5.3.7）

式中：

F———掘進(jìn)機(jī)推力,單位為千牛（kN）；

K1———儲(chǔ)備系數(shù)，一般取K1=1.1～1.5；

F1———巖石和護(hù)盾間摩擦阻力，單位為千牛（kN）；

F2———拖動(dòng)后配套系統(tǒng)產(chǎn)生的阻力,單位為千牛（kN）；

F3———刀盤(pán)推進(jìn)反力，單位為千牛（kN）；

F4———鞍架與主梁導(dǎo)軌之間摩擦阻力，單位為千牛（kN)；

F5———尾刷與鋼管片間的摩擦力，單位為千牛（kN)。

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公路隧道全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)法設(shè)計(jì)指南

注：敞開(kāi)式掘進(jìn)機(jī)無(wú)需加F5，雙護(hù)盾及單護(hù)盾掘進(jìn)機(jī)無(wú)需加F4。

5.3.8掘進(jìn)速度應(yīng)根據(jù)掘進(jìn)機(jī)不同的工作條件確定。

5.3.9敞開(kāi)式掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)行程需滿(mǎn)足拱架安裝間距的需求，護(hù)盾式掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)行程需

滿(mǎn)足管片環(huán)寬的需求。

5.3.10敞開(kāi)式掘進(jìn)機(jī)接地比壓需根據(jù)地質(zhì)條件確定。

條文說(shuō)明

對(duì)于硬巖隧道，撐靴接地比壓不宜大于4MPa，如碰到軟巖地層，需根據(jù)地層條件降低接地比壓。

后配套設(shè)施配置

5.4.1出碴系統(tǒng)應(yīng)滿(mǎn)足設(shè)備最大掘進(jìn)速度要求，并具備一定的安全系數(shù)。

5.4.2應(yīng)根據(jù)掘進(jìn)機(jī)類(lèi)型和圍巖條件配置相應(yīng)的支護(hù)裝置。

條文說(shuō)明

敞開(kāi)式掘進(jìn)機(jī)支護(hù)裝置主要為：鋼拱架安裝器、鋼筋排裝置、錨桿鉆機(jī)、L1區(qū)應(yīng)急混噴、L2區(qū)混噴；

護(hù)盾式掘進(jìn)機(jī)支護(hù)裝置主要為：管片拼裝機(jī)、豆礫石注入系統(tǒng)、注漿系統(tǒng)；

多模式掘進(jìn)機(jī)支護(hù)裝置根據(jù)需求可進(jìn)行配置。

5.4.3應(yīng)根據(jù)掘進(jìn)機(jī)類(lèi)型和線路配置合適的導(dǎo)向系統(tǒng)。

5.4.4物料運(yùn)輸系統(tǒng)需根據(jù)隧道形式配置，可采用有軌運(yùn)輸及無(wú)軌運(yùn)輸系統(tǒng)，應(yīng)選用與掘

進(jìn)機(jī)能力相匹配、技術(shù)上可靠、經(jīng)濟(jì)上合理的方案，并根據(jù)開(kāi)挖洞徑、掘進(jìn)循環(huán)進(jìn)尺、隧道

長(zhǎng)度和坡度等因素確定運(yùn)輸設(shè)備的具體規(guī)格和數(shù)量。

5.4.5通風(fēng)系統(tǒng)選擇應(yīng)滿(mǎn)足下列規(guī)定：

1一次通風(fēng)宜采用壓入式通風(fēng)，風(fēng)管采用軟管，管徑根據(jù)隧道斷面、長(zhǎng)度、出渣方式確

定。

2根據(jù)計(jì)算風(fēng)量和風(fēng)壓，結(jié)合通風(fēng)方式及布置選擇通風(fēng)設(shè)備，宜采用軸流式通風(fēng)機(jī)。

3長(zhǎng)距離通風(fēng)時(shí)，為滿(mǎn)足風(fēng)壓的要求，宜采用相同型號(hào)的風(fēng)機(jī)等距離間隔串聯(lián)方式。

4施工區(qū)域的風(fēng)速不宜低于0.5m/s。

5二次通風(fēng)宜采用壓、抽（含防塵）并用式。

6在后配套拖車(chē)上，須配備除塵機(jī)。

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公路隧道全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)法設(shè)計(jì)指南

條文說(shuō)明

5向施工區(qū)域壓風(fēng)，將刀盤(pán)開(kāi)挖出風(fēng)抽出后進(jìn)行除塵后再外排。

5.4.6掘進(jìn)機(jī)應(yīng)配置地質(zhì)超前鉆機(jī)等超前地質(zhì)預(yù)報(bào)設(shè)備。

5.4.7需配備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，滿(mǎn)足隧道內(nèi)有毒有害氣體的監(jiān)測(cè)及報(bào)警。

條文說(shuō)明

有毒有害氣體監(jiān)測(cè)裝置需根據(jù)地質(zhì)條件，針對(duì)可能存在的有害氣體進(jìn)行配備。

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公路隧道全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)法設(shè)計(jì)指南

荷載

一般規(guī)定

6.1.1隧道結(jié)構(gòu)上的荷載應(yīng)按表6.1.1的規(guī)定分類(lèi)。

表6.1.1隧道結(jié)構(gòu)上的荷載分類(lèi)

編號(hào)荷載分類(lèi)荷載名稱(chēng)

1圍巖壓力

2土壓力

3結(jié)構(gòu)自重

永久荷載

4結(jié)構(gòu)附加恒載

5混凝土收縮和徐變的影響力

6水壓力

7公路車(chē)輛荷載、人群荷載

8立交公路車(chē)輛荷載及其所產(chǎn)生的沖擊力、土壓力

基本可變荷載

9立交鐵路列車(chē)活載及其所產(chǎn)生的沖擊力、土壓力

10可變荷載立交渡槽流水壓力

11溫度變化的影響力

12其他可變荷載凍脹力

13施工荷載

14落石沖擊力

偶然荷載

15地震力

注：編號(hào)1-10為主要荷載；編號(hào)11、12、14為附加荷載；編號(hào)13、15為特殊荷載。

條文說(shuō)明

本條參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范第一冊(cè)土建工程》JTG3370.1-2018第6.1.1條制定。

6.1.2圍巖壓力應(yīng)根據(jù)隧道所處的地形、地質(zhì)條件、埋置深度、支護(hù)條件、施工方法、相

鄰隧道間距等因素確定，在施工和實(shí)地量測(cè)中發(fā)現(xiàn)與實(shí)際不符時(shí)，應(yīng)及時(shí)修正。

條文說(shuō)明

本條參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范第一冊(cè)土建工程》JTG3370.1-2018第6.1.2條制定。

6.1.3在隧道復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)上可能同時(shí)出現(xiàn)的荷載，應(yīng)按滿(mǎn)足承載能力和正常使用要求

分別進(jìn)行組合，并按最不利組合進(jìn)行設(shè)計(jì)。

條文說(shuō)明

本條參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范第一冊(cè)土建工程》JTG3370.1-2018第6.1.3條制定。荷載組

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公路隧道全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)法設(shè)計(jì)指南

合方式可參考《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范第一冊(cè)土建工程》JTG3370.1-2018第6.1.3條的條文說(shuō)明。

6.1.4本指南所列之外的特殊荷載，在荷載計(jì)算與組合時(shí)應(yīng)進(jìn)行特殊處理。

條文說(shuō)明

本條參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范第一冊(cè)土建工程》JTG3370.1-2018第6.1.5條制定。

6.1.5管片襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)施工階段和使用階段可能同時(shí)出現(xiàn)的荷載，按承載能力極

限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)分別進(jìn)行組合，并按最不利組合進(jìn)行設(shè)計(jì)。其荷載組合具體表達(dá)

式及荷載分項(xiàng)系數(shù)按照現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》JTG2120執(zhí)行。

永久荷載

6.2.1深埋隧道垂直均布?jí)毫八骄級(jí)毫?，在不產(chǎn)生顯著偏壓及膨脹力的圍巖條件下，

可按下列公式計(jì)算：

1垂直均布?jí)毫砂聪率接?jì)算確定：

qh=1q（6.2.1-1）

S?1

hq=0.452（6.2.1-2）

式中：

q———垂直圍巖壓力（kN/m2）；

1———掘進(jìn)機(jī)法隧道荷載折減系數(shù)，建議取值0.7~1.0，III級(jí)及以上圍巖取0.7～0.8，

Ⅳ級(jí)圍巖取0.8～0.9，Ⅴ級(jí)圍巖取0.9～1.0；

———圍巖重度（kN/m3）；

hq———圍巖壓力計(jì)算高度（m）；

S———圍巖級(jí)別，按1、2、3、4、5、6整數(shù)取值；

———寬度影響系數(shù)，按下式計(jì)算：

=1+iD(?5)（6.2.1-3）

D———巖石掘進(jìn)機(jī)刀盤(pán)直徑（m）；

i———D每增減1m時(shí)的圍巖壓力增減率，以D=5m的圍巖垂直均布?jí)毫闇?zhǔn)，按表

6.2.1-1取值。

表6.2.1-1圍巖壓力增加率i取值表

巖石掘進(jìn)機(jī)刀盤(pán)直徑D（m）D<55≤D<13

圍巖壓力增減率i0.20.1

有圍巖BQ或[BQ]值時(shí)，計(jì)算公式中的S可用[S]代替。[S]可按下式計(jì)算：

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公路隧道全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)法設(shè)計(jì)指南

[BQ]+[BQ]

上下?[]BQ

[]SS=+2（6.2.1-4）

[BQ]上?[BQ]下

BQ+BQ

上下?BQ

[]SS=+2（6.2.1-5）

BQ上?BQ下

式中：

[]S———圍巖級(jí)別修正值（精確至小數(shù)點(diǎn)后一位），當(dāng)BQ或[BQ]值大于800時(shí)，取800；

BQ上、[]BQ上———分別為該圍巖級(jí)別的巖體基本質(zhì)量指標(biāo)BQ和巖體修正質(zhì)量指標(biāo)[BQ]

的上限值，按下表6.2.1-2取值；

BQ下、[]BQ下———分別為該圍巖級(jí)別的巖體基本質(zhì)量指標(biāo)BQ和巖體修正質(zhì)量指標(biāo)[BQ]

的下限值，按下表6.2.1-2取值。

表6.2.1-2巖體基本質(zhì)量指標(biāo)BQ和巖體修正質(zhì)量指標(biāo)[BQ]的上、下限值

圍壓級(jí)別ⅠⅡⅢⅣⅤ

BQ上、[]BQ上800550450350250

BQ下、[]BQ下5504503502500

2圍巖水平均布?jí)毫砂幢?.2.1-3的規(guī)定確定。

表6.2.1-3圍巖水平均布?jí)毫?/p>

圍壓級(jí)別Ⅰ、ⅡⅢⅣⅤⅥ

水平均布?jí)毫c0<0.15q(0.15~0.3)q(0.3~0.5)q(0.5~1.0)q

條文說(shuō)明

本條參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范第一冊(cè)土建工程》JTG3370.1-2018第6.2.2條制定，增加了

“掘進(jìn)機(jī)法隧道荷載折減系數(shù)1”，目前工程樣本少，暫取0.7~1.0，今后收集到更多的工程樣本數(shù)據(jù)后，

逐步修正該系數(shù)。

6.2.2掘進(jìn)機(jī)穿越巖爆地段，巖爆荷載可按下列公式計(jì)算：

2EkEI

q沖擊=4（6.2.2）

Ka0

式中：

q沖擊———巖爆沖擊荷載（Pa）；

Ek———爆塊動(dòng)能（J）；

E———支護(hù)結(jié)構(gòu)彈性模量（MPa）；

I———截面慣性矩（m4）；

2

K0———支護(hù)尺寸系數(shù)（m）；

a———爆塊邊長(zhǎng)（m）。

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公路隧道全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)法設(shè)計(jì)指南

6.2.3作用于泄水型管片襯砌的水壓力可按下列公式計(jì)算：

(1?2)wH120

P=（6.2.3-1）

w2H=0

式中：

P———管片背后平均水壓力（Pa）；

2———管片排水率；

3

w———水的重度（kN/m）；

H1———圍巖滲透影響范圍（m）；

H———實(shí)際水頭高度（m）。

條文說(shuō)明

本條借鑒了派墨公路多雄拉隧道作用于泄水型管片襯砌的水壓力的計(jì)算方法。

管片排水率即單位時(shí)間內(nèi)管片排水量與隧道涌水量的比值。

圍巖滲透影響范圍量值與圍巖滲透系數(shù)、初始水頭高度、管片排水率相關(guān)。圍巖滲透影響范圍計(jì)算公

式為分段函數(shù)，按照下列公式計(jì)算：

2

[1.6+0.44lnk+0.03522+0.029(lnk)?0.01lnk]HHH臨界值

H=（6.2.3-2）

122

478.9+175lnk+266.62+16.17(lnk)+45.412lnk?4.732HH臨界值

式中：H為實(shí)際水頭高度（m）；k為圍巖滲透系數(shù)（cm/s）；H臨界值為臨界初始水頭高度（m），可

通過(guò)下列公式進(jìn)行計(jì)算：

22

H臨界值=548.5+106lnk+82.622+4.657（lnk）+9.8192lnk-10.332（6.2.3-3）

可變荷載

6.3.1淺埋隧道上方車(chē)輛荷載產(chǎn)生的土壓力可按下列公式計(jì)算：

1垂直均布?jí)毫砂聪率接?jì)算確定：

NGcc

qc=（6.3.1-1）

(Bl++2Hbtan)(LcLj)

式中：

———

qc隧道上方車(chē)輛荷載產(chǎn)生的作用在隧道拱部的垂直均布?jí)毫Γ╧Pa）；

Nc———隧道上方路面寬度范圍內(nèi)分布的車(chē)輛數(shù)；

Gc———車(chē)輛重力標(biāo)準(zhǔn)值（kN），按照《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》JTGD60的規(guī)定，取

550kN；

Bl———隧道上方路面寬度（m）；

Hb———隧道埋深（m）；

———荷載擴(kuò)散角（°），取30°；

———

Lc車(chē)輛長(zhǎng)度（m），按照《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》JTGD60的規(guī)定，取15.0m；

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公路隧道全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)法設(shè)計(jì)指南

Lj———車(chē)輛前后距離（m），取0.6m。

2水平均布?jí)毫砂聪率接?jì)算確定：

eqcc=（6.3.1-2）

式中：

———

qc隧道上方車(chē)輛荷載產(chǎn)生的作用在隧道上的水平側(cè)向壓力（kPa）；

———側(cè)壓力系數(shù)。

6.3.2其余可變荷載應(yīng)按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范第一冊(cè)土建工程》JTG3370.1

的有關(guān)規(guī)定計(jì)算。

條文說(shuō)明

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路隧道設(shè)計(jì)細(xì)則》JTG/TD70-2010第12.3.5條給出了車(chē)輛荷載的計(jì)算方法，該方法的原

理是集中荷載擴(kuò)散。由于1輛車(chē)有數(shù)個(gè)車(chē)輪，每個(gè)車(chē)輪擴(kuò)散到隧道結(jié)構(gòu)某計(jì)算點(diǎn)的荷載都不相同，因此導(dǎo)

致了隧道結(jié)構(gòu)上每個(gè)計(jì)算點(diǎn)所承擔(dān)的車(chē)輛荷載都不相同，計(jì)算過(guò)程復(fù)雜。本條所給出的隧道上方車(chē)輛荷載

產(chǎn)生的土壓力計(jì)算方法，其原理是隧道上方分布的車(chē)輛總重，除以隧道上方車(chē)輛荷載擴(kuò)散的總面積。

偶然荷載

6.4.1有落石危害需驗(yàn)算沖擊力時(shí)，應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查或有關(guān)計(jì)算驗(yàn)證。

條文說(shuō)明

本條參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范第一冊(cè)土建工程》JTG3370.1-2018第6.4.1條制定。

6.4.2地震荷載應(yīng)按本指南第9章及《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范第一冊(cè)土建工程》JTG3370.1

附錄K確定。

條文說(shuō)明

本條參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范第一冊(cè)土建工程》JTG3370.1-2018第6.4.2條制定。

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材料

一般規(guī)定

7.1.1隧道工程常用的各類(lèi)建筑材料，可選用下列強(qiáng)度等級(jí)：

1混凝土：C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50。

2噴射混凝土：C20、C25、C30、C40。

3鋼材：HPB300、HRB400、HRB500，Q235、Q345、Q390。

7.1.2工程材料應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)類(lèi)型、受力條件、使用要求和所處環(huán)境等選用，并應(yīng)滿(mǎn)足可靠

性、耐久性和經(jīng)濟(jì)性要求。

條文說(shuō)明

根據(jù)隧道選擇的結(jié)構(gòu)類(lèi)型及所處的環(huán)境條件，應(yīng)對(duì)隧道襯砌的材料類(lèi)型進(jìn)行慎重選擇，而選擇不同的

襯砌材料對(duì)隧道的可靠性、耐久性和經(jīng)濟(jì)性影響很大。

7.1.3工程材料應(yīng)根據(jù)不同的料源情況，在保證結(jié)構(gòu)需要的前提下，做到因地制宜、就地

取材。

7.1.4噴錨支護(hù)混凝土材料可采用網(wǎng)噴混凝土或噴射鋼纖維混凝土。二次襯砌可采用素混

凝土、鋼筋混凝土、鋼纖維混凝土等材料。

條文說(shuō)明

二次襯砌宜選用經(jīng)濟(jì)耐用且便于施工的模筑混凝土材料。

7.1.5初期支護(hù)的鋼架宜用格柵鋼架或型鋼鋼架。

7.1.6管片襯砌材料宜采用鋼筋混凝土，也可根據(jù)情況采用鋼管片或纖維混凝土材料。

條文說(shuō)明

管片襯砌宜選用較高強(qiáng)度、剛度和抗腐蝕性的高強(qiáng)度鋼筋混凝土管片，承載動(dòng)載和較大集中荷載或可

能發(fā)生不均勻變形的隧道宜采用鋼管片。

混凝土

7.2.1隧道工程各部位的混凝土材料強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于表7.2.1-1和表7.2.1-2的規(guī)定：

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表7.2.1-1復(fù)合式襯砌混凝土材料強(qiáng)度等級(jí)

材料種類(lèi)

工程部位

混凝土鋼筋混凝土噴射混凝土

拱圈C20C25C20

邊墻