DB61-T+1803-2023水工隧洞軟弱圍巖變形控制技術(shù)規(guī)范

ICS 93.160CCSP59

DB61陜 西 省 地 方 標 準DB61/T1803—2023水工隧洞軟弱圍巖變形控制技術(shù)規(guī)范TechnicalSpecificationforDeformationControlofWeakSurroundingRockofHydraulicTunnel20232023122820240128陜西省市場監(jiān)督管理局發(fā)布DB61/T1803DB61/T1803—2023DB61/T1803DB61/T1803—2023目 次前言 II范圍 1規(guī)范性引用文件 1術(shù)語和定義 1軟弱圍巖變形分級與評價 2軟弱圍巖變形監(jiān)測 4荷載 5支護與襯砌 6變形控制 7施工 8參考文獻 9II前 言本文件按照GB/T1.1-2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔識別專利的責任。本文件由陜西省水利廳提出并歸口。本文件起草單位：陜西省引漢濟渭工程建設(shè)有限公司、中鐵第一勘察設(shè)計院集團有限公司、長江水利委員會長江科學院、中鐵十八局集團有限公司。本文件首次發(fā)布。本文件由陜西省引漢濟渭工程建設(shè)有限公司負責解釋。聯(lián)系信息如下：單位：陜西省引漢濟渭工程建設(shè)有限公司電話編：710024II地址：陜西省西安市未央?yún)^(qū)浐灞大道2021郵編：710024II水工隧洞軟弱圍巖變形控制技術(shù)規(guī)范范圍本文件適用于水工隧洞工程軟弱圍巖變形控制。規(guī)范性引用文件（包括所有的修改單適用于本文件。GB/T50218 工程巖體分級標準SL279 水工隧洞設(shè)計規(guī)范SL/T744 水工建筑物荷載設(shè)計規(guī)范3術(shù)語和定義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，力學強度較低的軟弱層（帶）。3.3巖石強度應力比rockstrengthstressratio巖石飽和單軸抗壓強度與圍巖最大主應力的比值。3.4收斂相對變形量εconvergentrelativedeformation隧洞收斂變形量與隧洞當量直徑的比值。3.5擠壓大變形squeezinglargedeformation13.6巖大向x maimumraialdislacmentTBM護盾區(qū)域圍巖最大徑向位移。3.7擴挖間隙ΔRoverexcavationgapTBM刀盤擴挖和護盾收縮產(chǎn)生的圍巖與護盾間的徑向間隙。3.8應力釋放stressrelief通過超前導洞、應力釋放孔等技術(shù)手段釋放巖體中積聚的應變能，降低圍巖應力的方法。軟弱圍巖變形分級與評價一般要求水工隧洞軟弱圍巖變形的判別和評價應包括：評估軟弱圍巖變形穩(wěn)定性；評價軟弱圍巖變形等級。軟弱圍巖判別和評價的基礎(chǔ)資料宜包括：評估軟弱圍巖變形穩(wěn)定性；評價軟弱圍巖變形等級。軟弱圍巖判別和評價的基礎(chǔ)資料宜包括：工程設(shè)計參數(shù)：洞室布置方式、洞室斷面形狀和尺寸、開挖與支護方案、監(jiān)測方案；工程施工因素：施工工法（鉆爆、TBM）、施工工藝、支護時機等；圍巖監(jiān)測和檢測數(shù)據(jù)。GB/T50218-2014CC.0.2有關(guān)規(guī)定執(zhí)行；對于Ⅳ、20MPa4的Ⅲ類及以上較完整巖體隧洞洞段，可初判為軟弱圍巖。變形分級不具有圍巖變形數(shù)據(jù)時，水工隧洞軟弱圍巖可根據(jù)巖石強度應力比來判定變形等級，基于巖1。12變形等級一般變形大變形中等變形（Ⅰ級）嚴重變形（Ⅱ級）極嚴重變形（Ⅲ級）巖石強度應力比>74~72~4<2注：Ⅰ級表示Ⅰ級大變形，Ⅱ級表示Ⅱ級大變形，Ⅲ級表示Ⅲ級大變形。具有圍巖變形數(shù)據(jù)時，水工隧洞軟弱圍巖應根據(jù)圍巖的收斂相對變形量來判定變形等級，基于2。表2基于相對變形量的變形分級變形等級一般變形大變形中等變形（Ⅰ級）嚴重變形（Ⅱ級）極嚴重變形（Ⅲ級）相對變形量εε<2.5%2.5%≤ε<5%5%≤ε<10%ε≥10%TBM掘進時，水工隧洞軟弱圍巖變形等級劃分，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挖間隙間的比例關(guān)系來判定變形等級，TBM掘進圍巖變形分級見表3。表3TBM掘進圍巖變形分級Urmax/ΔR1.00～1.251.25～1.501.50～2.00>2.00Urmax/R<1.25%一般變形中等變形（Ⅰ級）嚴重變形（Ⅱ級）極嚴重變形（Ⅲ級）1.25%～2.50%中等變形（Ⅰ級）中等變形（Ⅰ級）嚴重變形（Ⅱ級）極嚴重變形（Ⅲ級）2.50%～5.00%嚴重變形（Ⅱ級）嚴重變形（Ⅱ級）嚴重變形（Ⅱ級）極嚴重變形（Ⅲ級）>5.00%極嚴重變形（Ⅲ級）極嚴重變形（Ⅲ級）極嚴重變形（Ⅲ級）極嚴重變形（Ⅲ級）注：Urmax為護盾區(qū)域圍巖最大徑向變形，ΔR為TBM擴挖間隙，R為隧洞開挖半徑。變形評價23評價變形等級。工程類比法評價步驟如下：收集和整理預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、地應力、洞室跨度、支護方案等；根據(jù)主要考慮因素收集國內(nèi)外相似水工隧洞工程；調(diào)查相似工程的變形量值、變形速率、變形增量等信息；根據(jù)相似工程統(tǒng)計分析，預測本工程圍巖的變形量值；23判別?，F(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)分析法評價步驟如下：對圍巖各洞段/區(qū)域的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行篩查，包含監(jiān)測數(shù)據(jù)合理性評價、異常數(shù)據(jù)原因分析及處理；統(tǒng)計和分析圍巖變形量值、分布規(guī)律；基于上述圍巖變形量值，分析和評價圍巖變形等級。計算分析法評價步驟如下：收集工程地質(zhì)和工程設(shè)計資料，建立工程地質(zhì)概化模型；運用測試結(jié)果或監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析確定巖體力學參數(shù)；3結(jié)合工程場地地應力測試資料，確定或反演初始地應力場；根據(jù)地質(zhì)模型特點和巖體結(jié)構(gòu)特征選取計算分析方法和力學模型；開展開挖支護施工過程仿真，分析圍巖變形量值，圍巖變形等級。軟弱圍巖變形監(jiān)測一般要求變形監(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。變形監(jiān)測可采用自動化監(jiān)測技術(shù)。變形監(jiān)測工作應先編寫監(jiān)測專項方案。監(jiān)測布置和監(jiān)測內(nèi)容水工隧洞軟弱圍巖洞段施工過程中應開展變形監(jiān)測，大變形洞段包括圍巖表觀變形和圍巖內(nèi)部變形。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，應符合下列要求：10m~305m～103m~5m；31個～3個測點；2.0m24h內(nèi)或下一次爆破前初次讀數(shù)；監(jiān)測斷面和監(jiān)測點數(shù)量宜根據(jù)實際揭露的地質(zhì)條件和通過監(jiān)測數(shù)據(jù)判別的圍巖變形等級進行動態(tài)調(diào)整。圍巖內(nèi)部變形監(jiān)測，應符合下列要求：3個～53個～6個測點，測點從圍巖表面向1.5倍隧洞直徑。45確定，原則上采用較高的頻率值。當圍巖變形等級提高時或變形速率增大時，應增加監(jiān)測頻率。表4按距掌子面距離確定的監(jiān)測頻率測點距掌子面距離(m)監(jiān)控量測頻率0D~1D2次/天1D~2D1次/天2D~5D1次/2天~1次/3天>5D1次/7天注：D為隧洞的當量直徑。4表5按變形速率確定的監(jiān)測頻率變形速率(mm/d)監(jiān)控量測頻率≥52次/天1~51次/天0.5~11次/2天~1次/天0.2~0.51次/3天<0.21次/7天23中規(guī)定的Ⅰ級及以上變形等級時，應進行預警。監(jiān)測資料整理和整編監(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、監(jiān)測圖表繪制、監(jiān)測結(jié)果分析等。監(jiān)測成果整理和整編應數(shù)據(jù)可靠、格式統(tǒng)一、圖表完整、結(jié)論清晰。監(jiān)測資料應進行日常整理、定期整編，及時分析、反饋，并及時歸檔。荷載一般要求一般要求SL/T744規(guī)定。SL279規(guī)定。圍巖壓力圍巖壓力可按以下方法計算：q0.191B0.15ev0.445S35H (1)式中：qv——垂直均布壓力（MPa）；B——隧洞開挖跨度（m）；H——隧洞埋深（m）；S——圍巖變形等級，S=1，2，3對應圍巖變形等級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ；e——自然常數(shù)。b)水平均布壓力可按式（2）及表6計算確定：qhqv (2)式中：qh——水平均布壓力（MPa）；λ——側(cè)壓力系數(shù)，取值見表6。5表6側(cè)壓力系數(shù)取值變形等級Ⅰ級Ⅱ級Ⅲ級λ0.50~0.750.75~1.00＞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）隧洞，λ取表中較大值。水平地應力比較大時，可根據(jù)實際情況調(diào)整。支護與襯砌一般要求軟弱圍巖變形控制應遵循“加固圍巖、預留變形、剛?cè)岵⑴e、分次支護、及早封閉”的綜合治理原則。支護與襯砌結(jié)構(gòu)應結(jié)合變形等級、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、理論計算分析、現(xiàn)場監(jiān)測確定。水工隧洞結(jié)構(gòu)應結(jié)合地應力、圍巖流變特征、膨脹性等因素，荷載由支護和襯砌共同承擔，且滿足強度、剛度和耐久性要求。2倍開挖洞徑。應加強監(jiān)控量測，采取動態(tài)設(shè)計，及時調(diào)整支護及襯砌結(jié)構(gòu)參數(shù)。支護支護應采用噴射混凝土、錨桿（索）、鋼筋網(wǎng)和鋼拱架、預加固等支護措施組合使用，并符合下列要求：C30。噴射混凝土可添加鋼纖維或合成纖維等材料；6mm~12mm15cm~20cm；鋼拱架宜全環(huán)設(shè)置，在開挖后或初噴混凝土后及時架設(shè)，鋼拱架背后的間隙應填充密實；系統(tǒng)錨桿宜沿隧洞周邊按梅花形均勻布置，其方向應接近徑向或垂直巖層。系統(tǒng)錨桿可單獨或組合采用錨桿（索）方式，錨桿（索）可采用快凝全長黏結(jié)型錨桿、自進式注漿錨桿、預應力錨桿（索）等。不同變形等級隧洞支護設(shè)計應符合下列要求：宜采用大剛度支護結(jié)構(gòu)和超前支護措施；變形等級為Ⅰ級，宜采用錨桿、鋼筋網(wǎng)噴混凝土或纖維噴混凝土、設(shè)置鋼拱架等支護體系；（索（索軟弱圍巖水工隧洞的預留變形量設(shè)置應結(jié)合變形等級、圍巖特征、開挖跨度、埋置深度、支護7采用，并應根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)控量測結(jié)果進行調(diào)整。6表7預留變形量建議值（mm）變形等級Ⅰ級Ⅱ級Ⅲ級5m＜B≤8m100~150150~250250~4008m＜B≤12m150~200200~350350~500注1：B為隧洞跨度；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、原巖應力較大時，應根據(jù)量測數(shù)據(jù)反饋分析確定預留變形量。襯砌襯砌結(jié)構(gòu)結(jié)合施工方法，宜采用連接圓順的斷面型式。襯砌宜采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，變形嚴重及以上洞段底拱宜加大底拱曲率。襯砌施作時機根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測分析確定，應在圍巖和支護變形基本穩(wěn)定后進行。變形基本穩(wěn)定并符合：變形速率明顯下降并趨于緩和；當無經(jīng)驗時，可按變形速率（7d平均值）1mm/d執(zhí)行。變形控制一般要求宜采用應力釋放、主動加固等措施控制圍巖變形。應加強施工過程控制，工序緊湊、措施及時。應力釋放應力釋放Ⅰ、Ⅱ級變形洞段可加大預留變形量；Ⅲ級變形洞段可選用超前導洞等方式釋放。超前釋放應有足夠的釋放截面比及釋放時間。圍巖加固變形等級為Ⅰ級或Ⅱ級時：超前預加固宜采用拱部超前小導管；開挖后宜采用拱墻錨桿，Ⅱ級可采用錨索錨固體系，并輔以徑向注漿加固。變形等級為Ⅲ級時：開挖后采用錨桿（索）錨固體系，并輔以徑向注漿加固。錨桿、錨索應及時施作。輔助措施變形控制過程中，可采用下列輔助措施：鋼架可采用型鋼、角鋼加強縱向連接；采用大直徑鎖腳錨管，鎖腳與鋼架連接牢固；鋼架節(jié)段中部可增設(shè)錨桿（管）錨固；變形速率高洞段應及時增設(shè)臨時支撐、縱向鋼托梁等。7施工一般要求應按照“重地質(zhì)、管超前、嚴注漿、短進尺、強支護、快封閉、勤量測、速反饋”的原則進行施工管理。施工應根據(jù)變形等級、地質(zhì)條件、斷面尺寸、結(jié)構(gòu)受力特點、地下水活動狀態(tài)、施工條件等綜合確定施工方法，編制專項施工方案。宜優(yōu)先采用非爆開挖，有條件時可采用控制爆破、弱爆破開挖。應持續(xù)采取多手段超前探測技術(shù)，綜合探明前方地質(zhì)情況。施工方法I應加強洞內(nèi)施工排水管理，避免積水浸泡軟化圍巖。TBM法施工時，應綜合評估前方地質(zhì)情況，先停機進行圍巖加固處理，再進行推進。88參?考?文?獻GB50086 巖土錨桿與噴射混凝土支護工程技術(shù)規(guī)范GB50287 水力發(fā)電工程地質(zhì)勘察規(guī)范GB50487 水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范（2022年版）