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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%y74,71注：取值与洞室高跨比有关。对高跨较大的马蹄形或椭圆形单线隧
9、道，取表中较小值;对于高跨比近似等于1的双线隧道和圆形（或近似圆形）隧道，取表中较大值。水平地应力比较大时，可根据实际情况调整。6.4初期支护6.4.1大变形隧道初期支护宜采用喷混凝土、锚杆、钢筋网和钢架等措施组合使用，可按附录C确定，并符合下列规定：a）喷混凝土宜采用早强喷射混凝,设计强度等级不应低于C25,变形等级三级地段喷射混凝土的设计强度等级不宜低于C30,可添加钢纤维或合成纤维。b）钢筋网宜采用直径6mm8的钢筋焊接而成，网格间距宜为15cm25cuc）钢架应全环设置，在初喷混凝土后及时架设，钢架背后的间隙应注浆充填密实。d）系统锚杆宜沿隧道周边按梅花形均匀布置，其方向应接近径向或垂
10、直岩层。条文说明：6.4.2系统锚杆可单独或组合采用中短锚杆、长锚杆（索）等方式，并应符合下列规定：a）短锚杆采用快凝全长黏结型锚杆。b）中锚杆采用自进式注浆锚杆、预应力锚杆等。c）长锚杆（索）采用自进式注浆锚杆或预应力锚杆（索）6.4.3大变形等级一、二级的隧道支护设计应符合下列要求：a）钢架支护应有足够的刚度和强度。b）锚固体系采用中短锚杆组合，注浆加固围岩。c）加强钢架锁脚及纵向连接，初期支护应尽早封闭。6.4.4大变形等级三级的隧道支护宜采用长短锚杆组合、注浆加固及掌子面围岩补强等配合大刚度钢架初期支护体系；必要时可通过试验分析确定采用长锚索、双（多）层支护等措施。6.4.5大变形隧道
11、的预留变形量的设置应综合考虑变形等级、围岩特征开挖跨度、埋置深度、支护条件、补强空间及施工方法等因素，采用工程类比法确定；当无类比资料时可按表4采用，并应根据现场监控量测结果进行调整。表4预留变形建议值（mm）变形等级一二三小，中跨（B12m）100-200200-300300-400大跨及以上（12m50变形速率等级常规变形低速中速高速变形潜势正常轻做中等强烈支护体系评价强合理基本合理弱或不适应7.5.3衬砌施工应根据监控量测结果，在围岩和初期支护变形基本稳定后进行。当围岩变形较大，流变特性明显时，应加强初期支护或采用其他辅助工程措施。7.5.4衬砌完成的地段，应继续观察和监测衬砌的稳定状态
12、。7 .5.5在衬砌灌注结束后应进行衬砌混凝土养护，养护时间应根据水泥性能确定，养护方式应考虑现场条件，环境温湿度、变形特点、断面尺寸，施工操作等因素。8 .5.6二次衬砌拆模应符合下列要求：a）一级变形地段拆模时混凝土强度应达到设计强度的70%以上。b）二、三级变形地段拆模时混凝土强度应达到设计强度的100%。c）二次衬砌拆模时混凝土内部与表层表层与环境之间的温差不得大于20cC,结构内外层表面温差不得大于15,混凝土内部开始降温前不得拆模。d）拆除模板时不得影响或中断混凝土的养护工作。7.6施工组织管理及设备配套7. 6.1隧道大变形防治应推行机械化作业，支护及注浆、长锚杆（索）等工序应采
13、用湿喷机械手、钢拱架拼装机、锚杆钻机、注浆泵等专用设备。8. 6.2隧道大变形防治应推行专业化施工，对注浆、锚杆（索）施作、超前地质预报和监控量测等关键工序组织专业化队伍实施。9. 6.3隧道大变形防治应推行工厂化施工，对钢架、锚杆（索）、钢筋网、导管等关键构件工厂化生产。10. 6.4隧道大变形防治应采用信息化手段进行项目管理，使用视频、自动监测等技术，实现安全保障、质量追溯、数据采集与处理隐蔽工程可视等目标。8.1一般规定8.1.1 监控量测工作应纳入隧道施工工序管理，并宜延伸至隧道运营期。8.1.2 大变形隧道开工前，应根据设计要求，结合隧道规模、变形等级、地形地质条件支护类型和参数施工
14、方法、周围环境和工期安排等编制施工全过程监控量测方案。编制内容应包括：量测项目、量测仪器选择、测点布置、量测频率、数据处理、信息反债、组织机构、管理体系等。量测计划应与施工进度计划相适应。监控量测方案并应根据现场情况进行动态调整。8.1.3 监控量测布点和监测应紧接开挖、支护作业，并根据现场施工情况及时调整量测项目和内容。量测数据应及时分析处理、反馈。监控量测作业流程如图-1所示。图-1监控量测流程图8.1.4 监控量测及分析应达到下列目的：a）判识围岩稳定性，核实变形等级。b）掌握围岩及支护变形特征，验证支护结构效果，进行稳定性评价及监测管理。c）确定锚固、支护及二次衬砌施作时机。d）判断支
15、护参数和施工方法的合理性，为调整支护参数和施工方法提供依据。e）积累量测数据，为信息化设计与施工提供依据。8.1.5 大变形隧道的监测方法、项目及控制基准应与围岩变形等级、支护方式及施工方法相适应。8.2监控量测项目和技术要求8. 2.1监控量测项目可按表8分为必测项目和选测项目两大类。选测项目可根据围岩性质、变形等级、设计与施工特殊要求等条件确定。表6监控量测项目软岩大变形等级监控量测项目一二掌子面围岩状态评价*支护表面变形及开裂观察水平收敛拱顶下沉*拱脚位移OO*隧底隆起OO开挖及支护断面扫描*二次衬砌位移变化*围岩压力O。*钢架内力OO喷混凝土内力OOO二次衬砌内力初期支护与二次衬砌间接
16、触压力*锚杆轴力OO*锚索轴力OO*围岩内部位移O掌子面挤出位移OOO注:为必测项目；O为选测项目。8.2.2隧道施工过程中应进行开挖面观察和已施工地段观察，并应符合下列要求:a）隧道开挖工作面爆破后应立即进行工程地质状况的观察和记录，进行地质素描及数码成像。b）填写工作面观察表和施工阶段围岩级别判定卡，与勘察资料对比，必要时进行物理力学试验。c）观察喷混凝土、锚杆和钢架等变形情况，记录其发展情况，可按附录D记录。8. 2.3洞内必测项目，各测点应在距掌子面不超过2m处及时埋设，初读数应在开挖后12h内读取。8. 2.4隧道宜根据需要设置整体位移测点，宜在仰拱设置底鼓测点，可与拱顶下沉对应设置
17、。8. 2.5净空变形监测断面的间距应根据隧道断面尺寸、变形等级、围岩级别埋深及工程重要性确定，并按不低于表7所列间距值进行设置。测试项目应尽量布置在同一断面。表7变形监控测断面间距变形等级截面间距（m）一10-15二5-10三58. 2.6正常施工段初期支护及二次衬砌受力监控量测断面间距应按表8的要求布置。初期支护与二次衬砌受力监测应同一断面布置。表8受力监控量测断面间距变形等级截面间距（m）一根据需要在试验段设置，不少于2个断面二300500m,不少于2个断面三50m150m,不少于2个断面8.2.7净空变化监测频率应按表9确定，并不应低于现行公路隧道施工技术规范JTG/T3660中的要求
18、。开挖中下台阶、仰拱或拆除临时支护等施工状况发生变化时，应提高监测频率。表9按位移速度确定的监控量测频率位移速度（mmd）监测频率2504次/d30503-4次/d103023次/d5102次/d151次/d11次/(2-3)d8 .2.8受力监测项目应在各变形等级初始位置布设不少于2组断面，其频率应结合量测值的变化情况进行调整。9 .2.9选测项目应在施工过程中根据需要加测，其量测频率应根据设计和施工要求以及必测项目反馈信息结果确定。8. 2.10非对称变形隧道监测点和监测项目应在变形严重部位进行加密布置和监测。11. 2.11围岩内部位移量测应符合下列规定：a）代表性地段围岩内部位移量测宜
19、设1-2个量测断面,每量测断面应设3-7个测孔,可采用单点、多点杆式或钢丝式位移计量测。量测精度应不低于O.1mm。b）应及时计算当次围岩内部位移，绘制不同深度位移图，分析不同深度位移变化规律，预测该测点可能出现的最大位移值评估围岩松动圈范围和围岩稳定性状况。8.3变形控制基准和管理登记8.3.1变形控制基准包括净空位移变形速率等，应根据地质水件、变形等级、隧道施工安全性、隧道结构的长期稳定性等因素制定。8.3.2变形控制基准应采用工程类比法确定，当无类比资料时控制基准可参照表TO选用，并应根据现场监控量测结果进行调整。表-10净空位移控制基准值（mm）变形等级一二三小，中跨（BS12m）300500700大跨及以上（12m50)U50%UO绿色绿色蓝色黄色50%080%UO绿色蓝色黄色红色80%U0U100%UO蓝色黄色红色红色注:UO为净空位移控制基准值.8.3.5大变形隧道根据监测管理等级可按表-12指导施工。当混凝土表面已出现明显裂缝时，应采取立即补强措施，并改变施工方法或设计参数。表-12公路大变形隧道变形管理对策表管理等级施工对策绿色正常施工蓝色警戒，加强监测，准备预案黄色预警，分析原因，实施预案红色报警，检查预案实
