公路隧道设计规范(2)

2019-06-03 18:22

? 3.3.2 隧道工程测绘应遵守下列规定:

1 按设计阶段的要求,搜集或测绘地形图、纵断面图、横断面图等; 2 测绘资料的图纸内容、精度,应符合《公路工程地质勘察规范》(JTJ064)和《公路勘测规范》(JTJ061)的要求;

3 在隧道辅助通道和洞口附近,应按规定设置平面控制点和水准点。

? 3.3.3 施工前各阶段的地形与地质调查应包括自然地理概况以及工程地质和水文地质等,并按阶段要求重点调查和分析以下内容:

1 地层、岩性及地质构造变动的性质、类型和规模;

2 断层、节理、软弱结构面特征及其与隧道的组合关系,围岩的基本物理力学性质; 3 地下水类型及地下水位、含水层的分布范围及相应的渗透系数、水量和补给关系、水质及其对混凝土的侵蚀性,有无异常涌水、突水;

4 崩塌、错落、岩堆、滑坡、岩溶、自然或人工坑洞、采空区、泥石流、流沙、湿陷性黄土、盐渍土、盐岩、地热、多年冻土、冰川等不良地质和特殊地质现象,及其发生、发展的原因、类型、规模和发展趋势,分析其对隧道洞口和洞身稳定的影响程度。

5 隧道通过含有害气体或有害矿体的地层时,应查明其分布范围、有害成分和含量,并预测和评价其对施工、营运的影响,提出防治措施。

6 按《中国地震动参数区划图》(GB18306)的规定或经地震部门鉴定,确定隧道所处地区的地震动峰值加速度系数。

? 3.3.4 地形、地质调查应注意做好以下工作:

1 当隧道地区存在区域性断裂构造时,特别是存在全新活动的断裂和发震断层时,应调查新构造活动的痕迹、特点和与地震活动的关系,并查明其对隧道工程的影响程度。 2 当隧址区存在影响隧道方案的重大不良地质、特殊地质情况时,应进一步搜集调查地质资料,综合分析,预测隧道开挖后可能出现塌方、滑动、挤压、岩爆、突然涌水、流沙及瓦斯溢出等地段,并提出相应的工程措施,为方案比选和隧道设计提供依据。

3 水文地质条件复杂的隧道(含岩溶隧道)除按一般隧道进行调查、勘探、试验外,必要时还应进行水文地质动态观测或进行专题研究。

4 路线越岭的隧道,应查明不同的越岭高程的地质条件,进行全面的技术、经济比较,选择工程地质条件较好的位置穿越。

5 沿河傍山地段的隧道,应调查分析斜坡地质结构特征及其稳定性和水流冲刷对山体和洞身稳定的影响。

6 濒临水库地区的隧道,应查明岸坡的稳定性,水库库容及水位(含浪高和壅水高)等。当隧道穿过岩溶洼地或坡立谷间的峰丛斜坡底部时,应查明洼地或坡立谷的季节性壅水的最高水位高程。

? 3.3.5 施工中的地质调查,宜采取地面补充调查,开挖工作面直接观察素描、摄像、量测,对于工程地质、水文地质复杂的隧道,可采用超前地震波反射、声波反射、地质雷达等地球物理手段,或采用超前钻孔,平行导坑、试验坑道等进行超前探测,及时预报可能发生地质灾害的位置、性质。施工中工程地质调查应完成以下任务:

1 根据对围岩性质的直接观察、量测和试验资料,核定岩性、地质构造、地下水等情况,分析判定实际揭露的围岩级别;

2 及时预报和解决施工中遇到的工程地质和水文地质问题; 3 为验证和修改(变更)设计及调整施工方案提供依据。

?

3.4 气象调查

? 3.4.1 气象调查的内容应包括隧道地区的气温、气压、风速、风向、降雨量、积雪量、降

雾的程度和天数,冻结深度等,其中气温、风速、降雨、积雪应调查其极端值。 ? 3.4.2 必要时应在隧址处设立气象观测点(站)进行观测,持续搜集当地气象资料3.5 工程环境调查

? 3.5.1 应对隧道场区及邻近地区相关地表水系、地下水露头、涌泉、温泉、沼泽、天然和人工湖泊、植被、矿产资源以及动植物生态等自然环境状况进行调查。

? 3.5.2 应对场区内土地使用情况、农田、水利设施、建筑物、地下管线情况等进行调查。若场区内有公园、保护林、文化遗址、纪念建筑等需要保护的重要地物时,除应调查它们的现状外,还应提出隧道建设对其环境影响的评价和保护措施。

? 3.5.3 应对生产生活用水、交通状况、施工和营运噪声、振动、污水废气排放等对生态环境的影响进行调查。应对施工和营运中地下水大量流失可能造成地表沉降、塌陷、地面建筑物破坏、民众生产生活用水枯竭等环境问题的影响程度进行调查和预测。 ? 3.5.4 施工条件调查应包括:

1 施工便道、施工场地、拆迁、弃渣场地、供水、供电和通讯条件; 2 建筑材料的来源、品质、数量等; 3 其他可能影响施工的因素。 ?

3.6 围岩分级

? 3.6.1 隧道围岩分级的综合评判方法宜采用两步分级,并按以下顺序进行:

1 根据岩石的坚硬程度和岩体完整程度两个基本因素的定性特征和定量的岩体基本质量指标(BQ),综合进行初步分级。

2 对围岩进行详细定级时,应在岩体基本质量分级基础上,考虑修正因素的影响修正岩体基本质量指标值。

3 按修正后的岩体基本质量指标[BQ],结合岩体的定性特征综合评判,确定围岩的详细分级。

? 3.6.2 围岩分级中岩石坚硬程度、岩体完整程度两个基本因素的定性划分和定量指标及其对应关系,应符合下列规定:

1 岩石坚硬程度可按表3.6.2-1定性划分。

表3.6.2-1 岩石坚硬程度的定性划分 名称 定性鉴定 代表性岩石

硬质岩 坚硬岩 锤击声清脆,有回弹,震手,难击碎;浸水后,大多无吸水反应 未风化~微风化的

花岗岩、正长岩、闪长岩、辉绿岩、玄武岩、安山岩、片麻岩、石英片岩、硅质板岩、石英岩、硅质胶结的砾岩、石英砂岩、硅质石灰岩等

较坚硬岩 锤击声较清脆,有轻微回弹,稍震手,较难击碎;

浸水后,有轻微吸水反应 1 弱风化的坚硬岩;

2 未风化~微风化的熔结凝灰岩、大理岩、板岩、白云岩、石灰岩、钙质胶结的砂页岩等 软质岩 较软岩 锤击声不清脆,无回弹,较易击碎;浸水后,指甲可刻出印痕 1 强风化的坚硬岩;

2 弱风化的较坚硬岩;

3 未风化~微风化的凝灰岩、千枚岩、砂质泥岩、泥灰岩、泥质砂岩、粉砂岩、页岩等 软岩 锤击声哑,无回弹,有凹痕,易击碎;浸水后,手可掰开 1 强风化的坚硬岩; 2 弱风化~强风化的较坚硬岩; 3 弱风化的较软岩; 4 未风化的泥岩等

极软岩 锤击声哑,无回弹,有较深凹痕,手可捏碎;浸水后,可捏成团 1 全风化的各种岩石;

2 各种半成岩

2 岩石坚硬程度定量指标用岩石单轴饱和抗压强度(Rc)表达。一般采用实测值, 若无实测值时,可采用实测的岩石点荷载强度指数(IS(50))的换算值,即按式(3.6.2)计算:

(3.6.2)

3 Rc与岩石坚硬程度定性划分的关系,可按表3.6.2-2确定。 表3.6.2-2 Rc与岩石坚硬程度定性划分的关系 Rc (MPa) >60 60~30 30~15 15~5 <5

坚硬程度 坚硬岩 较坚硬岩 较软岩 软岩 极软岩 4 岩体完整程度可按表3.6.2-3定性划分。 表3.6.2-3 岩体完整程度的定性划分 名 称 结构面发育程度 主要结构面

的结合程度 主要结构面类型 相应结构类型

组数 平均间距(m)

完整 1~2 >1.0 好或一般 节理、裂隙、层面 整体状或巨厚层结构 较完整 1~2 >1.0 差 节理、裂隙、层面 块状或厚层状结构

2~3 1.0~0.4 好或一般 块状结构

较破碎 2~3 1.0~0.4 差 节理、裂隙、层面、小断层 裂隙块状或中厚层结构 >3 0.4~0.2 好 镶嵌碎裂结构 一般 中、薄层状结构

破碎 >3 0.4~0.2 差 各种类型结构面 裂隙块状结构

<0.2 一般或差 碎裂状结构极破碎 无序 很差 散体状结构

注:平均间距指主要结构面(1~2组)间距的平均值

5 岩体完整程度的定量指标用岩体完整性系数(Kv)表达。Kv一般用弹性波探测值,若无探测值时,

可用岩体体积节理数(Jv)按表3.6.2-4确定对应的Kv值。 表3.6.2-4 Jv与Kv对照表

J v (条/m3) <3 3~10 10~20 20~35 >35

Kv >0.75 0.75~0.55 0.55~0.35 0.35~0.15 <0.15

6 Kv与定性划分的岩体完整程度的对应关系,可按表3.6.2-5确定。 表3.6.2-5 Kv与定性划分的岩体完整程度的对应关系 Kv >0.75 0.75~0.55 0.55~0.35 0.35~0.15 <0.15 完整程度 完整 较完整 较破碎 破碎 极破碎

7 岩体完整程度的定量指标Kv、Jv的测试和计算方法,应符合附录A.0.1的规定。

3.6.3 围岩基本质量指标(BQ)应根据分级因素的定量指标Rc值和Kv值,按式(3.6.3)计算:

BQ=90+3Rc+250Kv (3.6.3)

使用式(3.6.3)时,应遵守下列限制条件:

1 当Rc>90Kv+30时,应以Rc=90Kv+30和Kv代入计算BQ值。

2 当Kv>0.04Rc+0.4时,应以Kv=0.04Rc+0.4和Rc代入计算BQ值。

? 3.6.4 围岩详细定级时,如遇下列情况之一,应对岩体基本质量指标(BQ)进行修正: 1 有地下水;

2 围岩稳定性受软弱结构面影响,且由一组起控制作用; 3 存在高初始应力。

围岩基本质量指标修正值[BQ],可按式(3.6.4)计算: [BQ]=BQ-100(K1+K2+K3) (3.6.4)

式中:[BQ]——围岩基本质量指标修正值; BQ——围岩基本质量指标; K1——地下水影响修正系数;

K2——主要软弱结构面产状影响修正系数;

K3——初始应力状态影响修正系数。

K1、K2、K3值,可分别按附录A中表A.0.2-1、表A.0.2-2、

表A.0.2-3确定。

围岩极高及高初始应力状态的评估,可按附录A中表A.0.3规定进行。

? 3.6.5 可根据调查、勘探、试验等资料、岩石隧道的围岩定性特征、围岩基本质量指标(BQ)或修正的围岩质量指标[BQ]值、土体隧道中的土体类型、密实状态等定性特征,按表3.6.5确定围岩级别。

当根据岩体基本质量定性划分与(BQ)值确定的级别不一致时,应重新审查定性特征和定量指标计算参数的可靠性,并对它们重新观察、测试。

在工可和初勘阶段,可采用定性划分的方法或工程类比方法进行围岩级别划分。 表3.6.5 公路隧道围岩分级

围岩级别 围岩或土体主要定性特征 围岩基本质量指标(BQ)或修正的围岩基本质量指标[BQ] Ⅰ 坚硬岩,岩体完整,巨整体状或巨厚层状结构 >550 Ⅱ 坚硬岩,岩体较完整,块状或厚层状结构 550~451 较坚硬岩,岩体完整,块状整体结构

Ⅲ 坚硬岩,岩体较破碎,巨块(石)碎(石)状镶嵌结构 450~351 较坚硬岩或较软硬岩层,岩体较完整,块状体或中厚层结构 Ⅳ 坚硬岩,岩体破碎,碎裂结构 350~251

较坚硬岩,岩体较破碎~破碎,镶嵌碎裂结构

较软岩或软硬岩互层,且以软岩为主,岩体较完整~较破碎,中薄层状结构 土体:1.压密或成岩作用的粘性土及砂性土 2.黄土(Q1、Q2)

3.一般钙质、铁质胶结的碎石土、卵石土、大块石土 Ⅴ

Ⅴ 较软岩,岩体破碎;软岩,岩体较破碎~破碎;极破碎各类岩体。碎、裂状、松散结构 ≤250

一般第四系的半干硬至硬塑的黏性土及稍湿至潮湿的碎石土,卵石土、圆砾、角砾土及黄土(Q3、Q4)。非粘性土呈松散结构、黏性土及黄土呈松软结构 Ⅵ 软塑状粘性土及潮湿、饱和粉细砂层、软土等

注:本表不适用于特殊条件的围岩分级,如膨胀性围岩、多年冻土等。

3.6.6 各级围岩的物理力学参数,宜通过室内或现场试验获取,无试验数据和初步分级时,可按附录A中表A.0.4-1选用;岩体结构面抗剪断峰值强度参数,可按附录表A.0.4-2选用。 ? 3.6.7 各级围岩的自稳能力,宜根据围岩变形量测和理论计算分析来评定,也可按附录A.0.5作出大致的评判。4 总体设计 4.1 一般规定

? 4.1.1 隧道设计应满足公路交通规划的要求,其建筑限界、断面净空、隧道主体结构以及营运通风、照明等设施,应按《公路工程技术标准》(JTG B01)规定的预测交通量设计。当近期交通量不大时,可采取一次设计,分期修建。 ? 4.1.2 隧道总体设计应遵循以下原则:

1 在地形、地貌、地质、气象、社会人文和环境等调查的基础上,综合比选隧道各轴线方案的走向、平纵线形、洞口位置等,提出推荐方案。

2 地质条件很差时,特长隧道的位置应控制路线走向,以避开不良地质地段;长隧道的位置亦应尽可能避开不良地质地段,并与路线走向综合考虑;中、短隧道可服从路线走向。 3 根据公路等级和设计速度确定车道数和建筑限界。在满足隧道功能和结构受力良好的前提下,确定经济合理的断面内轮廓。

4 隧道内外平、纵线形应协调,以满足行车的安全、舒适要求。

5 根据隧道长度、交通量及其构成、交通方向以及环保要求等,选择合理的通风方式,确定通风、照明、交通监控等机电设施的设置规模。必要时特长隧道应作防灾专项设计。 6 应结合公路等级、隧道长度、施工方法、工期和营运要求,对隧道内外防排水系统、消防给水系统、辅助通道、弃渣处理、管理设施、交通工程设施、环境保护等作综合考虑。 7 当隧道与相邻建筑物互有影响时,应在设计与施工中采取必要的措施。

4.2 隧道位置选择

? 4.2.1 隧道位置应选择在稳定的地层中,尽量避免穿越工程地质和水文地质极为复杂以及严重不良地质地段;当必须通过时,应有切实可靠的工程措施

? 4.2.2 穿越分水岭的长、特长隧道,应在较大面积地质测绘和综合地质勘探的基础上确定路线走向和平面位置。对可能穿越的垭口,应拟定不同的越岭高程及其相应的展线方案,结合路线线形及施工、营运条件等因素,进行全面技术经济比较后确定。

? 4.2.3 路线沿河傍山地段,当以隧道通过时,其位置宜向山侧内移,避免隧道一侧洞壁过薄、河流冲刷和不良地质对隧道稳定的不利影响。应对长隧道方案与短隧道群或桥隧群方案进行技术经济比较。

? 4.2.4 隧道洞口不宜设在滑坡、崩坍、岩堆、危岩落石、泥石流等不良地质及排水困难的沟谷低洼处或不稳定的悬崖陡壁下。应遵循“早进晚出”的原则,合理选定洞口位置,避免在洞口形成高边坡和高仰坡。

4.2.5 濒临水库地区的隧道,其洞口路肩设计高程应高出水库计算洪水位(含浪高和壅水高)不小于0.5m,同时应注意由于库水长期浸泡造成库壁坍塌对隧道稳定的不利影响,并采取相应的工程措施。

隧道设计洪水频率标准可按表4.2.5取值;当观测洪水高于标准值时,应按观测洪水设计;当观测洪水的频率在高速公路、一级公路超过1/300,二级公路超过1/100,三、四级公路超过1/50时,则应分别采用1/300、1/100和1/50的频率设计。 表4.2.5 隧道设计水位的洪水频率标准

公路等级

隧道类别 高速公路、一级公路 二级公路 三级公路 四级公路 特长隧道 1/100 1/100 1/50 1/50


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