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铁路隧道设计规范相关规定

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铁路隧道设计规范相关规定资料

、围岩类别的确定 (一) 根据岩体特性分六级

Ⅰ: 极硬岩,岩体完整

Ⅱ: 极硬岩,岩体较完整,硬岩,岩体完整

Ⅲ: 极硬岩,岩体较破碎;硬岩或软硬岩互层,岩体较完整;较软岩,岩体完

Ⅳ: 极硬岩,岩体较破碎;硬岩,岩体较破碎或破碎;较软岩或软硬岩互层,

且以软岩为主,岩体较完整或较破碎;较软岩,岩体完整或较完整

Ⅴ: 软岩,岩体较破碎至极破碎;全部极软岩及全部极破碎岩 Ⅵ: 受构造影响很严重呈碎石、角砾及粉末、泥土状的断层 二)铁路隧道围岩分类

铁路隧道围岩分类,见表 14.2-10 和表 14.2-11

铁路隧道围岩分类 表 14.2-10

围岩主要工程地质条件 新围岩级 别(级) 主要工程地质特征 围岩开挖后的稳定 状态(单线 ) 结构特征和完整 状态 硬质岩石 ( 饱和极限抗压强度 Rc>60MPa)受地质Ⅰ 构 造影响轻微,节理不发育,无软弱面 (或夹层 ) ; 层状岩层为巨厚层或厚层,层间结合良好,岩体 完整。 呈巨块状 整体结构 围岩稳定,无坍 塌,可能产生岩爆 硬质岩石 (Rc>30MPa)受地质构造影响较重,节理 较发育,有少量软弱面 (或夹层 )和贯通微张节理, 但其产状及组合关系不致产生滑动;层状岩层为 中厚层或厚层,层间结合一般,很少有分离现Ⅱ 象; 或为硬质岩石偶夹软质岩石。 呈巨块状或大块 状结构 暴露时间长,可能 会出现局部小坍 塌,侧壁稳定,层 间结合差的平缓岩 层,顶板易塌落 硬质岩石 (Rc>30MPa) 受地质构造影响较重,节 呈块(石) 碎拱部无支护时可产 Ⅲ 理发育,有层状软弱面 (或夹层 ) ,但其产状及( 石 ) 状 生小坍塌,侧壁基

合关系尚不致产生滑动;层状岩层为薄层或中层, 层间结合差;多有分离现象;硬、软质岩石互 层 Ⅲ 软质岩石 (Rc=15-30MPa>: 受地质构造影响较重, 节理较发育;层状岩层为薄层、中厚层或厚层, 层间结合一般。 镶嵌结构 本稳定,爆破震动 过大易坍塌 呈大块状,砌体 结构 硬质岩石 (Rc>30MPa):受地质构造影响极严重, 节理很发育;层状软弱面 (或夹层 ) 已基本破坏 呈碎石状 压碎结构 拱部无支护时可产 生较大的坍塌,侧 壁有时失去稳定 呈块 ( 石) 软质岩石 (Rc≈ 15-30MPa>: 受地质构造影响严碎 重, 节理发育。 Ⅳ (石) 状,镶岩体:软岩,岩体破碎至极破碎;全部极软岩及 全部极破碎岩(包括受构造影响严重的破碎带) 呈角砾碎石状松 散结构 围岩易坍塌,处理 不当会出现大坍 塌,侧壁经常小坍 土体:一般第四系坚硬、硬塑粘性土,稍密及以 非黏性土呈松散 塌,浅埋时易出现 Ⅴ 地表下沉 ( 陷) 上、稍湿至潮湿的一般碎、卵石土、圆砾土、角 砾结构 , 黏性土及 土、粉土及黄土 (Q3、 Q4) 黄土呈松散结构 或坍 塌至地表 岩体 : 受构造影响严重呈碎石、角砾及粉末、泥土 状的断层带 Ⅵ 土体:软缓状黏性土、饱和的粉土、砂类土等 黏性土呈蠕 围岩极易坍塌变 动的松软结 形,有水时土、砂 构,砂性土常与水一齐涌出, 呈 潮湿松散浅埋时易坍塌至地 结 构。 表。 注:1、层状岩层的层厚划分; 巨厚层大于 1.0m;厚层: 0.5-1m ;中厚层:0.1 ~

0.5m;薄层:小于 0.1m;

2 、风化作用对围岩分类的影响可从以下两方面考虑:结构完整状态方面: 当风化

作用使岩体结构松散、 破碎、 软硬不一时, 应结合因风化作用造成的各种 状况,综合考虑确定围岩的结构完整状态; 岩石类别方面; 当风化作用使岩石成 分改变,强度降低时,应按风化后之强度确定岩石类别;

3 、遇有地下水时,可按下列原则调整围岩类别:在Ⅵ类围岩或属于 V 类的

硬质岩中,一般地下水对其稳定影响不大,可不考虑降低;在Ⅳ类围岩或属于 V 类的软质岩石, 应根据地下水的类型、 水量大小和危害程度调整围岩类别, 当地 下水影响

围岩稳定产生局部坍塌或软化软弱面时, 可酌情降低 1 级;Ⅲ类、Ⅱ类 围岩已成碎石状松散结构, 裂隙中并有黏性土充填物。 地下水对围岩稳定性影响 较大,可根据地下水的类型、水量大小、渗流条件、动水和静水压力等情况,判 断其对围岩的危害程度,适当降低 1~2 级;在Ⅰ类围岩中,分类已考虑了一般 含水情况的影响,但在特殊含水地层 ( 如处于饱水状态或具有较大承压水流时 ) 需另作处理;

4 、本表中“类别”和“围岩主要工程地质条件”栏,适用于单线、双线和 多线隧

道,但不适用于特殊地质条件的围岩 (如膨胀性围岩、多年冻土等 )。来源:

二、 附录 A 铁路隧道围岩基本分级

A.1 围岩基本分级

A.1.1 分级因素及其确定方法应符合以下规定:

1、围岩基本分级应由岩石坚硬程度和岩体完整度两个因素确定;

2、岩石坚硬度和岩体完整程度, 应采用定性划分和定量指标两种方法综合确定。 A.1.2 岩体坚硬程度可按表 A.1.2 划分。

表 A.1.2 岩体坚硬程度的划分

单轴饱和抗 压 岩石类别 强 度 Rc (MPa) 极硬岩 硬质岩 硬岩 代表性岩石 Rc>60 未风化或微风化的花岗岩、片麻岩、闪长岩、石英岩、硅 质灰岩、钙质胶结的砂岩或砾岩等。 弱风化的极硬岩; 未风化或微风化的熔结凝灰岩、 大理30完整程度 完整 结构面特征 结构面 1-2 组,以构造型节理或层面为主, 封闭 型。 较完整 结构面 2-3 组,以构造型节理、 层面为主, 裂隙 多呈封闭型,部分微微张型,少有充填物。 结构面一般为 3 组,以节理及风化裂隙为主, 在较破碎 断层附近受构造影响较大,裂隙以微张型和 张开型为主,多有充填物。 结构面大于 3 组,多以风化型裂隙为主,在断 层破碎 附近受构造影响大,裂隙以微张型和张开型 为主,多有充填物。 结构面杂乱无序,在断层附近受断层作用影响 极破碎 结构类型 巨块状整体结构 岩体完整性指数 Kv>0.75 块状结构 0.75 ≥ Kv>0.5 层状结构,块石、 0.5 ≥Kv> 0.35 碎石状结构 碎石角砾状结构 0.35 ≥ Kv>0.15 大,宽张裂隙全为泥质或泥夹岩屑充填,充填 物厚度大。 散体状结构 Kv≤0.15 A..1.4 围岩基本分级可按表 A.1.4 确定

围岩弹性 级别 岩体特征 土体特征 纵波速度 ( km/s ) Ⅰ Ⅱ 极硬岩,岩体完整 极硬岩, 岩体较完整; 硬岩, 岩 体完整。 极硬岩, 岩体较破碎; 硬岩或软 Ⅲ 硬岩互层,岩体较完整, 较软岩, 岩体完整。 极硬岩, 岩体破碎; 硬岩, 岩具压密或成岩作用的黏性土、 -- >4.5 3 . 5 - 4.5 2 . 5 - 4.0 -- -- Ⅳ 体 较破碎或破碎; 较软岩或软硬粉土及砂类土,一般钙质、铁 质1 . 5 - 岩 互层, 且以软岩为主, 岩体胶结的粗角砾土、粗园砾土、 碎3.0 较完 整或破碎; 软岩, 岩体完石土、卵石土、大块石土、 黄土( Q1、 Q2) 一般`第四系坚硬、 硬塑黏性软岩, 岩体破碎至极破碎; 全部 土, 整或较 完整。 Ⅴ 1.0- 极软岩及全部极破碎岩 (包括受 稍密及以上、稍湿、潮湿的碎 构造影响严重的破碎带) (卵)石土、粗圆砾土、细圆 砾土、粗角砾土、细角砾土、 粉土及黄土( Q3、 Q4) Ⅵ 受构造影响很严重呈碎石、 角砾 软塑状黏性土、饱和的粉土、 及粉末、泥土状的断层带 砂类土等。 2.0 1.0(饱 和状态的 土< 1.5) 隧道围岩分级修正

A.2.1隧道围岩级别的修正应符合下列规定:

1、围岩级别应在围岩基本分级的基础上, 结合隧道工程的特点, 考虑地下水状 态、初始地应力状态等必要的因素进行修正。 2、地下水状态的分级宜按表A.2.1-1确定。

级别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 状态 干燥或湿润 偶有渗水 经常渗水 渗水量(L/min. 10m) <10 10-25 25-125 3、地下水影响的修正,宜按表A.2.1-2进行。 围岩基本分级 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ 地下水状态分级 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅲ Ⅲ Ⅳ Ⅳ Ⅳ Ⅴ Ⅴ Ⅴ Ⅵ Ⅵ — — — 5、初始地应力对围岩级别的修正。

6、隧道洞身埋身较浅, 应根据围岩受地表的影响情况进行围岩级别修正。 当围 岩未风化层时, 应按风化层的围岩基本分级考虑; 围岩仅受地表影响时, 应较相 应围岩降低1-2级。

A.2.2施工阶段隧道围岩级别的判定宜按表A.2.2的判定卡进行

4.1.4 当地面水平或接近水平,且隧道覆盖厚度小于表 4.1.4 所列数值时,

应按 前埋隧道设计。 当有不利于山体稳定的地质条件是, 浅埋隧道覆盖厚度值应适当 加大。

表 4.1.4 浅埋隧道覆盖厚度值( m)

围岩类别 单线隧道 双线隧道 Ⅲ Ⅳ Ⅴ 5-7 8-10 10-14 15-20 18-25 30-35 4.1.5 作用于隧道衬砌上的偏压力,应视地形、地质条件以及外侧围岩的覆

盖厚 度确定。

表 4.1.5-1 偏压隧道外侧拱肩山体最大覆盖厚度 t(m)

地面坡 1: 线别 围岩类别 Ⅲ 双线 双线 双线 双线 双线 双线 Ⅳ石 *示意图 Ⅳ土 Ⅴ m 1:0.75 1:1 1:1.25 1:1.5 1:2 1:2.5 7 7 * * * ***1:m 1:m *18 16 14 13 30 t 7 *11 10 * 25 * 20 注: 1、Ⅳ级围岩的 t 值可通过计算确定;

2、Ⅲ、Ⅳ级石质围岩的 t 值应扣除表面风化破碎层和坡积层厚度; 3、“ * ”表示缺少统计资料,设计时可通过工程类比或经验设计取值

一般情况下, Ⅲ-- Ⅴ级围岩,地面倾斜,隧道外侧拱肩至地表的垂直距离

t 等于 或小于表 4.1.5-1 所列数值时,应按偏压隧道设计。 当 t 值等于

或小于表 4.1.5-2 规定时,尚应在洞外采取设置地表锚杆、抗滑桩或其他支挡结构等工程措施。

表 4.1.5-2 偏压隧道外侧拱肩山体需加固的覆盖厚度限值 t ( m)

地面坡 1: 线别 围岩类别 Ⅲ 双线 双线 双线 双线 Ⅳ石 *示意图 Ⅳ土 Ⅴ *m 1:0.75 1:1 1:1.25 1:1.5 3 3 * * 8 *** 10 9 20 1:m t 3 7 1:2 1:2.5 双线 双线 * 6 *8 7 17 14 * 注: 1、Ⅲ、Ⅳ级石质围岩的 t 值应扣除表面风化破碎层和坡积层厚度;

2、“ * ”表示缺少统计资料,设计时可通过工程类比或经验设计取值。

三、洞门的设计原则

6.0.2 洞门的结构形式应根据洞口的地形、地质等条件确定,并符合下列要

求:

1、采用斜交洞门时,其端墙与线路中线的交角不应小于 45°,在松软地层

中不

宜采用斜交洞门;

2、设有运营通风的隧道,洞门结构形式应结合通风设施一并考虑; 3、位于城镇、风景区、车站附近的洞门,宜考虑建筑景观及环境协调要求; 4、有条件时可采用斜切式或其他新型洞门结构。 6.0.3 洞门设计应符合下列规定:

1、当洞顶仰坡土石有剥落可能时,仰坡坡脚至洞门端墙背的水平距离不宜小

1.5 明洞门端墙顶高出仰坡坡脚不宜小于 0.5m;洞门端墙与仰坡间水沟的沟

底至 衬砌拱顶外缘的高度不宜小于 1m。

2、当洞门有翼墙或挡土墙时,沿轨枕底面水平由线路中线至邻近翼墙、挡土

墙 的距离,至少有一侧(曲线地段系曲线外侧)不应小于 3.5m。

3、洞门墙应根据地基情况设置变形缝,墙身应设置泄水孔。

四、隧道复合衬砌的设计原则

7.1.2 隧道衬砌设计应符合下列规定:

1、隧道应采用曲墙式衬砌,Ⅵ级围岩的衬砌应采用钢筋混凝土结构; 2、应地形或地质构造等引起有明显偏压的地段,应采用偏压衬砌;Ⅴ、Ⅵ级

围 岩的偏压衬砌应采用钢筋混凝土结构; Ⅳ级围岩的偏压衬砌也宜采用钢筋混凝土 结构;

3、隧道洞口段衬砌应加强,加强长度应根据地质、地形等条件确定,一般单

线 隧道洞口加强衬砌长度不应小于 5m,双线和多线隧道应适当加长;

4、围岩较差地段的衬砌应向围岩较好地段延伸,延伸长度宜为 5-10m; 5、偏压衬砌段应延伸至一般衬砌段内 5m以上;

6、单线Ⅲ级以上、双线Ⅲ级及以上地段均应设置仰拱;单线Ⅲ级、双线Ⅱ级

及 以下地段是否设置仰拱应根据岩性、 地下水情况确定;不设仰拱的地段应设底板, 底板厚度不得小于 25cm,并应设置钢筋,钢筋净保护层厚度不应小于 30mm;

7、硬软地层分界处及对衬砌受力有不良影响处,应设置变形缝;

8、电力牵引的隧道,当长度大于 2000m或位于隧道群地段和车站两端时,应

根 据需要设置接触网补偿下锚的衬砌段。

7.2.1 复合式衬砌设计应符合下列规定:

1、复合式衬砌设计应综合考虑包括围岩在内的支护结构、 断面形状、 开挖

方法、 施工顺序和断面闭合时间等因素,力求发挥围岩的自承能力。

2、复合式衬砌的初期支护,宜采用喷锚支护,其基层平整度应符合 D/L≤ 1/6(D为初期支护基层相邻两凸面凹进去的深度; L 为基层两凸面的距

离);二 次衬砌宜采用模筑混凝土,二次衬砌宜为等候截面。连接圆顺。

3、各级围岩在确定开挖断面时,除应满足隧道建筑限界要求外,还应预留适

当 的围岩变形量,其量值可根据围岩类别、隧道宽度、埋置深度、施工方法和支护 情况等条件,采用工程类比法确定;当无类比资料时,可参照表

7.2.1-1 采用。 表 7.2.1-1 预留变形量( mm)

围岩类别 Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ 单线隧道 —双线隧道 10-30 30-50 50-80 80-120 由设计确定 10-30 30-50 50-80 由设计确定 注: 1、深埋、软岩隧道取大值;浅埋、硬岩隧道取小值;

2、有明显流变、原岩应力较大和膨胀性围岩,应根据量测数据反馈分析确

定。

4、复合式衬砌初期支护及二次衬砌的设计参数,可采用工程类比确定,并通

过 理论分析进行验算, 当无类不资料时, 可参照表 7.2.1-2 与 7.2.1-3 选用,并应 根据现场围岩量测信息对支护参数作必要的调整。 表 7.2.1-3 双线隧道复合式衬砌的设计参数

围岩 初期支护 喷砼厚度 类别 ( cm) 二次衬砌厚度( cm) 锚杆 钢筋网 钢架 拱墙 仰拱 拱墙 仰拱 位置 长度 (m) 间距 (m) —Ⅱ 5-8 8-10 — 局部 设置 2-2.5 1.5 — 30 — Ⅲ — 拱墙 2-2.5 1.2-1.5 必要时设置 @25×25 — 35 45 Ⅳ 15-22 15-22 拱墙 2.5-3 1-1.2 拱墙仰拱@ 25×25 必要时 40 45 设置 拱墙仰 45 Ⅴ 20-25 20-25 拱墙 3-3.5 0.8-1 拱墙仰拱@ 20×20 45 拱 Ⅵ 通过试验确定 注:1、采用钢架时,宜选用格栅钢架,钢架设置间距宜为0.5-1.5m; 2、对于Ⅳ、Ⅴ级围岩,可视情况采用钢筋束支护,喷射砼厚度可取小值。

7.2.4初期(施工)支护的组成应根据围岩的性质及状态、地下水情况、隧 道断面尺寸及其明知深度等条件确定。

1、系统锚杆应沿隧道周边均匀布置, 在岩面上按梅花形布置, 其方向应接近于 径向或垂直岩层, 并应根据使用目的和围岩性质及状态等确定锚杆的类型、 锚固 方式、长度等,尤其对软弱围岩、自稳时间短、初期变形大的地层,应采用长锚 杆或自钻式锚杆注浆加固围岩。

2、自稳时间短、初期变形大的地层,或对地面下沉量有严格时,应采用钢 架。根据围岩条件的不同, 可选择仅在隧道拱部设置的钢架或在拱部及墙部设置 的开口式钢架。 在软弱围岩中应采用封闭式钢架。 格栅钢架主筋的直径不宜小于 18mm,各排钢架间应设置钢拉杆,其直径宜为20-22mm。

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