1總則

1.0.1為規范采用全斷面巖石掘進機法施工的隧洞的勘測、設計、施工和監測等工作，

統一其技術標準，以保證工程質量和施工安全，制定本規范。

1.0.2本規范適用于新建的采用全斷面巖石掘進機法施工的隧洞。隧洞的建筑物級別應

根據SL252《水利水電工程等級劃分及洪水標準》中的有關規定確定。對于特別重要、條

件復雜或有特殊要求的水工隧洞應進行專門研究。

1.0.3采用全斷面巖石掘進機法施工的隧洞的勘測、設計、施工和監測應做到安全適用、

技術先進、經濟合理、節能環保。

1.0.4采用全斷面巖石掘進機法施工的工程宜成立建設、設計、監理、設備、施工、監

測等多方為一體的現場項目組，快速決策處理現場出現的各類問題。

1.0.5全斷面巖石掘進機施工應實時收集各類掘進信息和監測資料，建立有關掘進信息

和監測資料的共享機制，應用信息化、智能化技術，為分析評價掘進狀態和及時采取應對措

施提供技術支撐。

1.0.6在勘測、設計、施工和監測等工作中，應積極慎重地采用新方法、新技術、新工

藝、新材料、新設備。

1.0.7本規范主要引用以下標準。

GBZ1工業企業設計衛生標準

GB6722爆破安全規程

GB8978污水綜合排放標準

GB14050系統接地的型式及安全技術要求

GB16423金屬非金屬礦山安全規程

GB/T16823.2螺紋緊固件緊固通則

GB18218重大危險源辨識

GB18306中國地震動參數區劃分圖

GB/T18314全球定位系統（GPS）測量規范

GB18871電離輻射防護與輻射源安全基本標準

GB/T28181公共安全視頻監控聯網系統信息傳輸、交換、控制技術要求

GB/T31496信息技術安全技術信息安全管理體系實施指南

GB50021巖土工程勘察規范

GB50026控制工程測量規范

GB50086巖土錨桿與噴射混凝土支護技術規范

GB50157地鐵設計規范

GB/T50218工程巖體分級標準

GB50384煤礦立井井筒及硐室設計規范

GB50431帶式輸送機工程設計規范

GB50487水利水電工程地質勘察規范

GB50653有色金屬礦山井巷工程施工規范

GB50706水利水電工程勞動安全與工業衛生設計規范+

1

GB50915有色金屬礦山井巷工程設計規范

SL191水工混凝土結構設計規范

SL252水利水電工程等級劃分及洪水標準

SL279水工隧洞設計規范

SL303水利水電工程施工組織設計規范

SL377水利水電工程錨噴支護技術規范

SL378水工建筑物地下開挖工程施工規范

SL629引調水線路工程地質勘察規范

SL642水利水電地下工程施工組織設計規范

SL677水工混凝土施工規范

SL764水工隧洞安全監測技術規范

DL/T620交電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合

DL/T5368水電水利工程巖石試驗規程

JBJ80建筑物施工高處作業安全技術規范+

JGJ46施工現場臨時用電安全技術規范

JTG3370公路隧道設計規范

TB10109鐵路隧道輔助坑道技術規范

TB10120鐵路瓦斯隧道技術規范

1.0.8采用全斷面巖石掘進機法施工的水工隧洞，在進行勘測、設計、施工和監測時除

應符合本規范規定外，尚應符合國家現行有關標準的規定。

2

2術語與符號

2.1術語

2.1.1全斷面巖石掘進機fullfacerocktunnelboringmachine(TBM)

用于巖石地質結構內，采用旋轉并推進刀盤，通過滾刀破碎巖石而使隧洞整個斷面一次

成型的機器。全斷面巖石掘進機主要具有掘進、出渣、導向及支護等四項基本功能，一般可

分為敞開式和護盾式兩大類。

2.1.2敞開式掘進機opentypetunnelboringmachine

沒有完全封閉的護盾、不采用管片支護的巖石掘進機，其特點是利用支撐機構撐緊洞壁

以承受掘進反力及扭矩。

2.1.3護盾式掘進機shieldtunnelboringmachine

在整機外圍設置直徑相一致的圓筒形防護結構以利于掘進破碎或復雜巖層的全斷面巖

石掘進機。一般包括單護盾式和雙護盾式掘進機。

2.1.4雙模式掘進機doublemodetunnelboringmachine

根據不同地質條件可以調整掘進模式的掘進機。

2.1.5巖石磨蝕性rockabrasiveness

巖石對破巖工具磨損的影響。

2.1.6巖石磨蝕性指數cercharabrasivityindex(CAI)

反映巖石對隧洞掘進機刀盤和刀具磨損的程度，由試驗得到的測試值，用以表征堅硬巖

的磨蝕性。

2.1.7不利地質條件adversegeologicalcondition

斷層破碎帶、大變形圍巖、巖溶地層、突涌水（泥）地層、高地應力巖爆地層、高磨蝕

性硬巖地層、高地溫地層、含有害氣體和放射性物質地層等不利于掘進機施工的地質條件及

其組合的統稱。

2.1.8巖爆rockburst

巖體在開挖或其他外界擾動下，聚集的彈性變形勢能突然釋放，導致巖體爆裂、彈射的

現象。

2.1.9施工通道constructionpassage

連接地表與地下隧洞，具備施工期人員交通、石渣和物料運輸、通風、供電、供氣、供

排水；運行期檢修等功能的施工通道。按照傾角（洞軸線與水平面的夾角）劃分為平洞、斜

井、豎井三種型式。

2.1.10施工平洞constructionadit

傾角小于8°，為隧洞施工而開挖的可行駛無軌膠輪車的通道（或緩斜井）。

2.1.11施工斜井constructioninclinedshaft

傾角8°～75°，為隧洞施工而開挖的直線式傾斜通道。包括明斜井和盲斜井。

2.1.12施工豎井constructionverticalshaft

傾角大于75°，為隧洞施工而開挖的鉛垂或陡直井筒，一般為圓形斷面。包括明豎井和

盲豎井。

2.1.13工業廣場industrysquare

1

為全斷面硬巖掘進機施工服務而布置的建筑物、構筑物及有關施工設備設施的場地。掘

進機地下工業廣場一般結合掘進機組裝、檢修、拆卸洞室布置。

2.1.14掘進機步進tunnelboringmachinestepping

掘進機利用支撐行走機構換步或滑行到工作面的過程。

2.1.15掘進機轉場tunnelboringmachinetransferring

掘進機設備及其附屬施工系統在完成前一施工段掘進及支護工作后，轉移至下一工作面，

亦稱為掘進機施工的中間轉場。

2.1.16水倉drainsump

用以匯存、沉淀隧洞、施工通道的涌水并與排水泵站配套的集水洞室。

2.1.17貫入度penetration(p)

刀盤每旋轉一圈所掘進的長度或刀盤在單位循環下的貫入尺寸，單位為mm/rev。

2.1.18掘進速度penetrationrate(Pr)

一次連續掘進過程的掘進長度除以相應的工作時間，單位為m/h或mm/min。有時也

稱為凈掘進速度。

2.1.20施工速度advancerate(AR)

掘進機設備在每天或者每班內的推進長度，單位為m/d或m/shift。有時也稱為平均

掘進速度。

2.1.21設備利用率machineutilizationindex(UI)

掘進機掘進破巖的時間與總當班時間的比值。一般描述每個工作班次或者每天內時間的

利用效率。

2.1.22現場貫入指標fieldpenetrationindex(FPI)

掘進機單刀推力與貫入度的比值。代表了巖石單位切深所需的滾刀推力。

2.1.23扭矩貫入指標torquepenetrationindex(TPI)

掘進機單刀扭矩與貫入度的比值。一般描述刀盤扭矩的破巖效率。

2.2符號

A——要求出碴生產率；

AR——施工速度；

C——圓周力計算系數；

CAI——巖石磨蝕指數；

巖石的彈性模量；

Ei——

F——單刀推力；

FP——TBM護盾摩阻力；

FT——TBM極限推力；

Fm——圓周力；

Fs1——特種主要阻力；

Fs2——特種附加阻力；

FPI——現場貫入指標；

2

f——模擬摩擦系數；

g——重力加速度；

H——提升高度；

Jp——起動加速度；

k1——空載運行功率系數；

k2——物料水平運行系數；

k3——附加功率系數；

K——功率備用系數、礦車車充盈系數、延遲時間系數、功率備用系數；

Ke——石碴松散系數；

L——帶式輸送機長度、列車制動距離、護盾長度、超過3m的導料槽長度；

L0——循環進尺；

Ln——水平帶式機機長；

Li——不同行速段運距；

M——礦車組數；

mi——Hoek-Brown常數；

n1——每列斗車數量；

P——電機功率；

?P——附加功率；

Pr——掘進速度；

PA——傳遞滾筒軸功率；

pc——機車粘著重；

p——貫入度、機車自重；

P0——原巖應力；

Q——額定輸送能力；

Qc——重車上坡起動最大牽引能力；

Q'c——重車下坡制動的最大能力；

Q''c——重列車上坡運行最大牽引能力；

qRO——承載分支托輥每米長旋轉部分質量；

qRU——回程分支托輥每米長旋轉部分質量；

qB——每米長輸送帶的質量；

qC——每米長輸送物料的質量；

qG——附加阻力；

R——線中曲線半徑、隧洞半徑；

Rb——巖石飽和單軸抗壓強度；

DR——圍巖預留變形量；

RPM——刀盤轉速；

S——設計斷面面積；

3

S'——允許超挖斷面面積；

S''——由于施工工藝所引起的附加超挖斷面面積；

T——圍巖總評分、單刀扭矩；

Tc——列車往返循環時間；

TPI——扭矩貫入指標；

t0——在工作面、途中及卸碴停頓時間；

UI——設備利用率；

u——圍巖變形量；

v——允許最高行車速度、輸送帶速度；

Vai——不同地段平均行速；

Vc——礦車容積；

Vg——設計斷面開挖量（實方）

Vm——每米松散石碴量；

V循——每一循環開挖石碴量；

W0——重車運行時基本阻力；

W'——允許超挖量（實方）、重車起動基本阻力；

W''——施工工藝附加超挖量（實方）；

Wi——坡度阻力；

a——TBM選型系數；

h——傳動效率；

m——靜摩擦力系數；

scm——巖體抗壓強度；

sm——圍巖最大主應力；

j0——運行時粘著系數；

jb——制動時粘著系數；

j0——起動時粘著系數。

4

3基本規定

3.0.1在進行前期地質勘察時，除應滿足GB50487及現行相關規范的技術要求外，

尚應根據掘進機的施工特點開展勘察工作。

3.0.2應根據勘察揭露的地質條件，開展掘進機法施工適應性評價，必要時，針對特殊

地質段開展專題研究。

3.0.3隧洞的選型和選線除應滿足SL279及現行相關規范的技術要求外，尚應根據掘

進機的施工特點進行設計。

3.0.4隧洞的施工方法選擇應根據隧洞的長度、埋深、洞軸線布置、斷面形式、地形地

質條件、工程布置、施工條件、征地、生態環境影響、投資等因素進行技術經濟比較。

3.0.5掘進機的選型應根據掘進機施工適應性圍巖分類和預測的不利地質條件分布情況

等條件，經技術經濟比較后確定。

3.0.6掘進機法的施工組織設計應以方便掘進機運輸、組裝、運行維護，保障掘進施工

安全高效，節能生態環保為原則。

3.0.7針對不利地質條件段的施工，應做到在前期設計中，對可能遇到的不利地質條件

進行預測，提出針對性處理措施或預案；在施工掘進過程中，應開展超前地質預報工作，及

時對隧洞掘進和處理措施進行調整，實行動態設計、動態控制。

3.0.8做好地質、設計、施工、監理現場配合，加強現場地質條件確認、掘進機狀態評

估工作，施工中出現掘進異常和緊急情況時，建設各方應協同合作，及時采取應對和處理措

施。

3.0.9掘進機施工應結合隧洞的圍巖條件、施工環境、隧洞結構型式、施工方法與進度

要求，制定合理可靠的監測方案，監測儀器與設施應做到技術先進、耐久適用、經濟合理，

并宜永臨結合。

4

3.0.10在施工過程中，應對監測數據進行定期綜合分析，及時提出意見和建議。

3.0.11應針對掘進機工作特點，對影響勞動安全和工業衛生的各類危險有害因素進行

分析，并采取相應的防護措施或工程措施。針對深埋長隧洞施工，還應研究其他特殊的防護

措施或預案。

5

4地質勘察

4.1一般規定

4.1.1工程地質勘察應查明或基本查明隧洞工程地質條件，評價工程地質問題，為隧洞

設計、TBM施工的適宜性評價、TBM選型和施工等提供地質資料。

4.1.2在開展野外地質勘察工作之前，應收集和分析已有地質資料，進行現場踏勘，了

解自然條件和工作條件，結合工程設計方案和勘察任務要求，編制工程地質勘察大綱。

4.1.3隧洞工程地質勘察應根據設計要求分階段進行，并應保證勘察周期和勘察工作量，

各階段勘察精度應滿足GB50487和SL629的要求。勘察工作過程中，應保持與相關專

業的溝通和協調。

4.1.4隧洞工程地質勘察應采用綜合勘察方法，應加強影響TBM施工的大斷層破碎帶、

巖溶、軟巖、膨脹巖、蝕變巖、高磨蝕性硬巖、高地應力、高地溫、放射性元素、有害氣體

等不利地質條件的勘察工作；對于重大工程地質問題，應列專題進行研究和勘察工作。

4.1.5應根據隧洞工程地質條件，結合TBM施工特點，提出進行專門超前地質預報的

建議。

4.1.6TBM施工過程中應及時收集各種掘進參數，分析掘進效率與隧洞圍巖地質條件

的關系，為確定不同圍巖條件下的掘進參數提供依據。

4.2區域地質與地震勘察

4.2.1區域地質與地震勘察應包括下列工作內容：

1研究隧洞工程沿線區域地質背景。

2研究隧洞工程沿線區域性斷層的活動性。

3研究隧洞工程沿線地震活動特征。

4評價隧洞工程沿線區域構造穩定性，確定地震動參數。

6

4.2.2區域地質背景研究應調查研究區域地形地貌、沉積建造、巖漿活動、變質作用、

現代構造應力場，地層巖性特征及其分布和組合接觸關系，區域性斷裂的分布特征及其活動

性，主要富水構造和水文地質單元等。

4.2.3區域構造穩定性研究應在區域地質背景研究的基礎上，主要研究影響隧洞工程安

全的區域斷裂的分布和活動特征、地震活動特征以及構造應力場特征。

4.2.4斷層活動性研究應包括地貌、地質構造、地層切錯情況、地震、測年資料、地殼

形變以及地球物理和地球化學特征等內容。活斷層的判定應符合GB50487的有關規定。

4.2.5隧洞場地地震動參數可按照GB18306確定。

4.2.6區域構造穩定性評價應根據活斷層的分布、地震活動特征、地震動峰值加速度及

區域重磁異常等因素進行綜合評價。

4.3工程地質勘察

4.3.1對于一般埋深隧洞，應查明其工程地質與水文地質條件，主要包括以下內容：

1隧洞沿線地貌類型及分布，河流、水庫等地表水體的分布、水位、流量、規模等。

2隧洞沿線地層分布、巖性，重點查明軟巖、膨脹巖、巖溶、蝕變巖、高磨蝕性硬巖

等特殊巖類的分布及工程地質性質。隧洞進出口段、淺埋段、過溝段應查明覆蓋層的成因類

型、厚度和物質組成。

3隧洞沿線褶皺、斷層、裂隙密集帶的分布、產狀、規模、組合關系等。重點查明區

域性寬大斷層的分布位置、性質、產狀、延伸長度、破碎帶及其影響帶寬度、構造巖性狀特

征及其滲透性，斷層與地表水體的連通情況等。

4隧洞進出口段巖體風化、卸荷深度，滑坡、崩塌、泥石流的分布、規模，評價隧洞

進出口邊坡的穩定性。

5隧洞沿線地下水類型、分布、補排條件和水化學特征，含水層、儲水構造分布、規

7

模和富水程度，隧洞圍巖滲透性、強透水帶的分布和規模，劃分水文地質單元，估算隧洞涌

水量。

6可溶巖地層巖溶發育規律，主要洞穴的發育范圍、深度、規模、連通與充填情況；

巖溶水文地質結構類型、地下水動力條件、動態規律和分帶特征；劃分巖溶水文地質單元，

預測隧洞發生突泥、突水的可能性，評價隧洞排水對周邊地下水環境的影響。

7進行巖石（體）試驗，提出巖體及結構面的物理力學參數建議值。

8放射性元素的生成、聚集條件，輻射強度，評價放射性元素對人體健康和輸水水質

的影響。

9可能產生有害氣體的煤系地層及油氣地層的分布、厚度，有害氣體濃度，評價對人

體健康和TBM施工的影響。

10進行隧洞圍巖工程地質分類，評價隧洞圍巖穩定性，圍巖工程地質分類及穩定性

評價應符合GB50487規定。

11根據不利地質條件對TBM掘進效率和安全的影響程度，進行TBM施工適應性圍

巖分類。

4.3.2對于深埋隧洞勘察，應基本查明其工程地質與水文地質條件，勘察內容除4.3.1

的相關規定外，還應包括以下內容：

1劃分水文地質單元，研究隧洞水文地質條件的垂直分帶性；主要富水構造及可能產

生高外水壓力、突水突泥的水文地質條件，提出外水壓力折減系數。

2隧洞沿線應力場特征。地應力大小、方向、變化規律等應力場特征，地應力異常區

分布特征及成因，對圍巖大變形、巖爆進行評價。

3隧洞區地溫梯度及變化規律，地熱異常區分布規律及成因，地下熱水的補給、徑流、

排泄特征，進行高地溫分級，確定熱害類型。

8

4.4勘察方法

4.4.1隧洞工程地質勘察應綜合利用遙感解譯、地質測繪、物探、鉆探、硐探、取樣試

驗、現場測試及觀測等方法。

4.4.2遙感解譯宜利用多平臺、多波段、多時相及三維真彩色遙感數據，進行復合圖像

處理和綜合解譯，對于重要的地質現象應進行現場地質調查、復核。

4.4.3工程地質測繪范圍應包括隧洞及相關地段，隧洞進出口、淺埋段、巖溶發育洞段

等應進行專門工程地質測繪。

4.4.4物探工作應符合下列規定：

1應沿隧洞軸線布置物探剖面，必要時，可布置輔助物探剖面。

2物探方法可根據地質條件、現場工作環境等確定，條件具備時宜采用多種方法互相

驗證。對于深埋隧洞應布置大地電磁測深剖面。

4.4.5勘探工作應符合下列規定：

1應沿隧洞軸線布置主要勘探剖面。

2隧洞進出口、淺埋段、過溝段及地質條件復雜洞段等應布置鉆孔，鉆孔深度進入設

計洞底以下不應小于10m。必要時，可布置平洞。

3對于深埋隧洞，宜根據地質測繪和物探成果，選擇對TBM施工有重大影響的不良

地質體發育洞段布置深鉆孔，鉆孔深度可根據需要確定。

4.4.6隧洞穿越的主要巖層及特殊巖層應取樣進行室內試驗，試驗內容應包括礦物成分、

石英含量、物理性質、抗壓強度、抗拉強度、彈性模量、膨脹性、磨蝕性、可鉆性等。必要

時，進行現場巖體抗剪強度和變形試驗。

4.4.7應進行鉆孔壓（注）水試驗或抽水試驗，巖溶發育洞段宜進行連通試驗。

4.4.8宜選擇合適的鉆孔或平洞進行地應力、地溫、放射性元素及有害氣體測試。

9

4.5超前地質預報方法

超前地質預報方法選用及規定見附錄A。

4.6TBM施工適應性圍巖分類

4.6.1TBM施工適應性圍巖分類應在隧洞圍巖基本分類的基礎上，充分考慮巖體可掘性

以及表4.6.1所列的五類不利地質條件對TBM施工的影響，按公式（4.6.1）表示并確定：

X（4.6.1）

Ai+Bi+Ci+Di+Ei

式中X——圍巖基本類別，范圍為大寫羅馬數字Ⅰ~Ⅴ類，應根據GB50487

確

定；

A，B，…，E——不利地質條件分類；

i——不利地質條件對應的TBM施工適用性等級，取i=1，2，3，4，

分

別表示一般、中、差和極差。

表4.6.1TBM施工適應性圍巖分類考慮的不利地質條件

分類符號類別

A超硬巖

B巖爆

C斷層破碎帶

D大變形圍巖

E突涌水（涌泥）

4.6.2超硬巖TBM施工適應性等級劃分應以巖石飽和單軸抗壓強度Rb和巖石磨蝕指數

CAI為判據，對GB50487規定的Ⅰ和Ⅱ類圍巖進行細分，并應符合表4.6.2的規定。

表4.6.2TBM施工適應性圍巖分類：超硬巖

等級判定依據

A3150MPa≤Rb＜200MPa、CAI≥4.0

A4Rb≥200MPa

4.6.3巖爆TBM施工適應性等級劃分應在勘察設計階段和施工階段分別進行，并應符

10

合下列要求：

1勘察設計階段，應采用巖石強度應力比來判定巖爆等級，劃分標準應符合表4.6.3-

1的規定。

表4.6.3-1TBM施工適應性圍巖分類：巖爆（勘察設計階段）

等級判別閾值

B14<Rb/σm<7

B22<Rb/σm<4

B31<Rb/σm<2

B4Rb/σm<1

注：Rb—巖石飽和單軸抗壓強度，MPa；

σm—圍巖最大主應力，MPa。

2施工階段，巖爆TBM施工適應性等級劃分因素應考慮現場巖爆發生時的聲響特征、

圍巖破裂特征、爆坑最大深度和支護破壞程度等因素，有微震監測的，還應考慮巖爆輻射能

量，其劃分標準應符合表4.6.3-2的規定。

表4.6.3-2TBM施工適應性圍巖分類：巖爆（施工階段）

劃分依據

等

級爆坑最巖爆

聲響特征圍巖破裂特征支護破壞程度

大深度輻射能量

圍巖表層有爆裂脫落、剝離現象，以薄初期支護混凝土噴層局

無明顯聲響或微

片狀或梭狀巖片為主，斷口新鮮，厚度部隆起，為少量開裂紋，

弱有噼啪、撕裂聲小于

2

B1在幾個厘米，未剝離巖片發生輕微鼓脹，開裂變形持續時間較長；小于10J

響，無機械噪聲時0.3m

一般無彈射現象，區段內可成片連續發錨桿（砂漿錨桿或水漲式

人耳偶然可聽見。

育。錨桿）軸力緩慢增加

圍巖爆裂脫落現象較嚴重，以片狀和碎

有清脆的似子彈初期支護混凝土噴層和

塊狀為主，斷口新鮮，厚度在5~20cm

射擊聲或雷管爆0.3m掛網脫落，破壞區內可見

之間，完整巖體內爆坑呈現“Ⅴ”字型或碗

25

B2破的爆裂聲，人耳~有錨桿懸于巖壁，桿體無10J~10J

狀，有少量彈射，有輕度震感，破壞多

常可聽到圍巖內1.0m或存在小量彎曲變形現

發生在開挖斷面的局部區域，區段內可

巖石的撕裂聲。象

連續發育。

圍巖大片爆裂脫落、拋射強烈，有較強初期支護或系統支護混

的震動發生，伴有巖粉噴射現象，快速凝土噴層和掛網大面積

有似炸藥爆破的充滿開挖空間；巖塊塊度較大，厚度一1.0m垮落或爆裂破壞；破壞區

57

B3爆裂聲，聲響強般在20~40cm左右，斷口新鮮，完整~內可見大部分錨桿被拔10J~10J

烈。巖體內爆坑呈現“Ⅴ”字型，可揭露結構面3.0m出或拉斷，有部分錨桿懸

或以結構面為破壞邊界，破壞多發生在于巖壁，桿體常有嚴重彎

開挖斷面的較大范圍內，偶爾會波及整曲和變形；有鋼拱架或鋼

11

個開挖斷面，區段內一般不連續發育，筋拱肋支護時，拱架有較

但同一破壞位置可發生多次破壞。大變形，局部接合點斷

裂。

圍巖大面積爆裂垮落，巖塊瞬間涌入開

挖空間內，甚至封閉開挖斷面，巖粉噴系統支護混凝土噴層和

射瞬間充滿開挖空間；巖塊塊度分選差，掛網大面積垮落或爆裂

有低沉的似炮彈

大塊體與小巖片混雜；破壞區形態復雜，大于破壞嚴重；破壞區內支護

7

B4爆炸聲或悶雷聲，大于10J

甚至開挖區段內均發生破壞，破壞區連3.0m已大部分已經被破壞，失

聲響劇烈。

成一體，可揭露結構面或以結構面為破去支護能力，甚至被爆落

壞邊界；破壞會波及整個開挖斷面，發巖塊所掩埋

生頻次較低。

4.6.4斷層破碎帶TBM施工適應性等級劃分應符合表4.6.4規定。

表4.6.4TBM施工適應性圍巖分類：斷層破碎帶

等級寬度/m

C1<2

C22~15

C315~30

C4>30

4.6.5大變形圍巖TBM施工適應性等級劃分應以圍巖變形量u與預留變形量△R的大

小關系為圍巖變形判據，以護盾摩阻力FP與TBM極限推力FT的大小關系為護盾受力判據，

劃分標準應符合表4.6.5的規定。TBM施工圍巖變形量u和護盾摩阻力FP按附錄B計算。

表4.6.5TBM施工適應性圍巖分類：大變形圍巖

等級判別條件

D1u<R

△

D2u≥R、Fp≤FT

△

D3u≥R、FT<Fp≤2FT

△

D4u≥R、Fp>2FT

△

4.6.6突涌水（泥）TBM施工適應性等級劃分應符合表4.6.6的規定。等級為E3~E4

級時，應開展地震波法及電法等（詳見附錄A）的超前地質預報。

表4.6.6TBM施工適應性圍巖分類：突涌水（泥）

主要因素次要因素

等級含導水構造及其與隧洞相對圍巖可溶地下水位與隧洞底板地表負地形裂隙隧洞圍巖類

位置性高差發育情況發育情況別

12

隧洞處于

隧洞附近不存在可致突水的地表無負地

E1非可巖溶高差h<0m裂隙不發育Ⅰ、Ⅱ

含導水致災系統形

層

隧洞附近底板上方有小型含

導水致災系統，或隧洞附近隧洞處于地表有小型

E2高差0m≤h<30m裂隙弱發育Ⅲ

底板下方有小型承壓含導水弱巖溶層負地形

致災系統

隧洞附近底板上方有中型含

隧洞處于

導水致災系統，或隧洞附近地表有中等

E3中等巖溶高差30m≤h<60m裂隙中等發育Ⅳ

底板下方有中型承壓含導水負地形

層

致災系統

隧洞附近底板上方有大型含

導水致災系統，或隧洞附近隧洞處于地表有大型

E4高差h≥60m裂隙強發育Ⅴ

底板下方有大型承壓含導水強巖溶層負地形

致災系統

注：滿足主要因素中1~2條即可劃分對應等級，次要因素僅影響在既有分級中的風險程度而不影響等級劃分。當同時滿足不同

等級劃分條件時，最終按照最危險分類方式劃分，最終確定為高級別分類。

13

5隧洞布置與設計

5.1一般規定

5.1.1除應滿足SL279及現行相關規范、規程的技術要求外，尚應根據隧洞地形、地

質、生態環境、沿線水工建筑物布置、水力計算、施工及交通、運行維護等各種因素，通過

技術、經濟、工期等綜合比選確定隧洞布置。

5.1.2敞開式、護盾式、混合式掘進機適宜的開挖直徑為3m～15m、單洞掘進長度宜

大于10km；硬巖單軸飽和抗壓強度大于200MPa、極軟巖底拱承載能力小于0.5MPa時

采用TBM掘進施工應進行充分論證。

5.1.3對于深埋長隧洞凈空斷面要留有余地，除滿足設計過流能力外，還要滿足掘進機

施工不良地質洞段凈空侵限處理后的過流能力要求。

5.1.4開挖預留變形量應滿足施工過程中一次支護和圍巖變形要求，主要考慮地應力大

小、巖性及圍巖類別、施工富余量等因素確定。

5.1.5選用的掘進機應具備精確的導向、調向和糾偏能力。

5.1.6應向掘進機設備制造廠商提供詳細的地質資料，可能遇到的主要工程地質條件和

地層巖性，以及堅硬巖磨蝕性、石英含量等指標。

5.1.7應根據可能遇到的不利地質條件，結合掘進機施工的特點，在主機制造和設備配置時

進行針對性設計。

5.1.8隧洞掘進過程中，應根據地質預報（預測）或超前勘探情況適時調整或動態修改

設計參數。

5.1.9隧洞掘進后，設計人員應及時掌握隧洞開挖部位地質條件的變化情況，及時復核

相關設計；對可能危及施工和運行安全的不良地質問題應進行專門研究。

5.1.10敞開式掘進機施工隧洞宜根據不同的地質情況，可設計為不襯砌與錨噴襯砌，

14

現澆混凝土襯砌，隧洞底拱結構可采用現澆形式，如底拱采用預制塊混凝土，接縫的連接與

防滲應進行充分論證。

5.1.11護盾式掘進機宜采用預制鋼筋混凝土管片襯砌，在不良地質洞段的預制混凝土

管片可摻纖維材料，在局部極為復雜的地質洞段可使用鋼管片。當外水存在腐蝕性，可依據

腐蝕等級，采用防腐水泥灌漿封堵地下水，管片混凝土應采用同樣防腐措施。

5.1.12輸水隧洞管片的分塊方式、連接方式可進行標準化設計，小于6m凈洞徑的隧

洞可采用六邊形管片，凈洞徑大于6m可采用梯形、矩形等形狀的管片。

5.1.13預制混凝土管片設計中應驗算其養護、脫模、翻轉、吊裝、運輸、洞內安裝、

與二次襯砌整體受力等工況。

5.1.14對于掘進機施工采用不襯砌或噴錨襯砌洞段，宜在隧洞合適部位設置積石坑，

可結合檢修通道布置。

5.2隧洞線路設計

5.2.1隧洞線路布置應滿足下列要求：

1隧洞線路宜選擇直線，如為避開不利地形、地貌，生態環境制約或不良地質條件等

情況也可采用弧線布置，其轉彎半徑應滿足掘進機主機及后配套最小轉彎半徑要求。

2隧洞線路軸線方向宜與最大水平地應力的方向有較小夾角，并宜避開有強烈或極強

巖爆風險或深埋軟弱圍巖等特殊洞段。

3隧洞沿線遇有斷裂構造、不利構造面、不整合接觸帶、蝕變帶、膨脹、崩解、泥化

軟弱圍巖時，應考慮地下水的影響，洞線宜避開地表有明流的沖溝。

4隧洞無法避開而須通過大斷層區域地質構造等不良地質條件時，應研究適宜的施工

方法和措施，制定施工預案和保障措施。

5洞線布置遇有較大溝谷時，可根據地形、地貌、水文地質和施工條件，合理選擇跨

15

溝方案及工程措施。

6洞線布置宜避開土洞，或縮短土洞的長度；隧洞進出口應避免產生偏壓，對不穩定

邊坡應進行加固處理。

7洞線布置應結合掘進機的安裝、檢修、拆機洞室、施工通道、對外交通洞等因素進

行合理施工分段。

8當洞線無法避開而須通過較長的堅硬高磨蝕硬巖地質條件時，應研究應對措施，如

優化掘進參數、刀具技術攻關、優化設備結構、引入新型材料等，以及提前制定巖爆的防控

措施。

5.2.2隧洞縱坡布置除應滿足SL279及現行相關規范的技術要求外，尚應滿足如下要

求：

1縱坡設計坡度不宜大于3%；洞徑小于6m時，順坡掘進用渣料斗車出渣時，縱坡

設計坡度不宜大于1%。

2結合施工進度、掘進機方向的調控能力、防溜車、排水能力等要求進行針對性的功

能設計。

5.2.3根據以上的隧洞布置要求，綜合考慮地形地貌、工程地質與水文地質、生態環境、

隧洞結構與布置、掘進機安裝與檢修、對外交通、施工要求、工期和投資等因素，通過技術

經濟比較，確定隧洞線路布置。

5.3隧洞斷面

5.3.1隧洞橫斷面形狀與尺寸應滿足下列要求：

1隧洞開挖橫斷面型式宜采用圓形，可用于有壓或無壓明流隧洞。隧洞襯砌后的斷面，

有壓隧洞宜采用圓形斷面，無壓隧洞可采用圓形或平底圓形斷面。

2敞開式掘進機開挖隧洞直徑大小，應在滿足過流要求的隧洞內徑基礎上，考慮一次

16

支護、二次襯砌厚度、預留變形量、施工富余量（含施工蛇形誤差等），經技術經濟比選后

確定。

3護盾式掘進機開挖隧洞直徑大小除應滿足本條第二款外，還應考慮盾尾間隙和盾殼

鋼板厚度。

5.3.2根據圍巖類別，TBM施工的無壓輸水隧洞可采用多種支護及襯砌結構型式，但過

流內徑不同的襯砌型式變化不宜過多、過頻繁，斷面間銜接應設漸變段平順過渡；對有壓輸

水隧洞，經技術經濟分析，可采用統一過流內徑的襯砌斷面型式。

5.3.3敞開式掘進機輔助洞室斷面設計應符合下列要求：

1有條件的宜優先選擇洞外組裝、洞外拆機方式，可避免設置安裝洞、步進洞等輔助

洞室，節省工程投資。

2輔助洞室包括安裝洞、步進洞、始發洞、拆機洞等，采用鉆爆法預先開挖施工。輔

助洞室斷面尺寸應滿足掘進機組裝、調試、步進、始發要求，并綜合考慮皮帶機出渣系統、

通風系統布置等因素確定。

3安裝洞斷面尺寸在滿足掘進機組裝、調試基本要求外，還應綜合考慮皮帶機出渣系

統布置、通風系統布置、皮帶硫化、存儲、施工物資轉運、暫存等因素確定。安裝洞一般可

采用城門洞形或蘑菇頭形。

4步進洞一般采用斜曲墻形或城門洞形，斷面尺寸應滿足掘進機步進通過要求，兩側、

洞頂預留不低于20cm富余量。

5始發洞一般可采用鎖芯形斷面，其長度應根據撐靴與刀盤間距離確定，兩側、洞頂

預留富余量應控制在15cm以內。

6安裝洞、步進洞和始發洞底板應設厚度不低于25cm的現澆混凝土平底板。

7拆機洞室長度根據主機及其配套設置長度確定，斷面尺寸根據掘進機直徑和起吊設

17

備尺寸、起吊高度，并考慮一定富余量確定。

5.3.4護盾式掘進機輔助洞室斷面設計應符合下列要求：

1護盾式掘進機可采用起始環方式始發，也可設置反力鋼架方式始發，始發洞長度依

據護盾長度及頂撐油缸行程，并留一定富余量確定。

2護盾式掘進機其他輔助洞室斷面尺寸可按5.3.3要求進行設計。

5.4水力計算

5.4.1掘進機施工的水工隧洞水力計算應包括過流能力、上下游水面銜接、水頭損失、

壓坡線、水面線、充放水等內容。

5.4.2沿程水頭損失、局部水頭損失和過流能力計算應符合下列要求：

1沿程水頭損失計算中糙率值選取，可依據具體的水流流動形態、襯砌情況、工程類

比、水工模型試驗，以及SL279-2016附錄A有關要求等綜合分析后選定。

2局部水頭損失計算可采用的局部水頭損失系數，可按SL279-2016附錄A選定，

必要時通過水工模型試驗確定，對不襯砌隧洞蛇形變量產生的水頭損失應進行水力阻力專門

研究。

3有壓隧洞應按管流計算，應進行專門的水力過渡過程研究。

4無壓隧洞一般可按明渠（槽）均勻流計算，但對于局部短洞段、體型變化段和縱坡

或阻力系數改變段則應按非均勻流進行計算。

5.4.3無壓隧洞水面線計算應符合下列要求：

1根據縱坡、流量、槽身形狀和糙率等確定水面曲線類型。

2計算水面線時，必須從控制斷面處的控制水深開始。

3急流狀態時，由上游控制水深開始向下游分析計算；緩流狀態時，由下游控制水深

開始向上游分析計算。

18

5.4.4高流速的防空蝕設計可按SL279相關要求執行。

5.5隧洞結構與支護

5.5.1隧洞結構與支護應考慮加固圍巖形成承載結構，并與支護體系聯合承載。應提高

圍巖防滲能力，防止圍巖長期暴露、外部環境等因素對圍巖的不利影響。結合隧洞穩定和防

滲要求，必要時對不良地質洞段進行固結灌漿處理。

5.5.2隧洞襯砌結構與支護參數，應根據圍巖地質條件，結合斷面尺寸、施工方法等通

過分析計算或工程類比，從技術、安全、經濟等方面比較后確定。

5.5.3敞開式掘進機施工隧洞宜采用復合式襯砌，即一次支護以錨噴網鋼架聯合支護，

二次襯砌采用現澆混凝土或鋼筋混凝土襯砌，隧洞底拱結構可采用預制或現澆混凝土結構形

式。

5.5.4護盾式掘進機施工隧洞宜采用預制鋼筋混凝土管片襯砌，局部需拆除時可考慮鋼

管片襯砌，不良地質洞段可采用摻纖維材料的預制鋼筋混凝土管片襯砌。根據隧洞直徑選擇

合適的管片型式（六邊形、梯形、矩形等），隧洞仰拱管片宜設置底座。隧洞內水壓力大于

外水壓力時，可設置二次現澆混凝土襯砌。

5.5.5隧洞結構計算應符合下列規定：

1隧洞混凝土襯砌結構應采用極限狀態設計法，在規定的材料強度和荷載取值條件下，

采用在多系數分析基礎上以安全系數表達的方式進行設計，并應符合SL191的相關規定。

2永久荷載包括襯砌自重、圍巖壓力、地應力、預應力等；可變荷載包括正常運用條

件下的內水壓力、外水壓力、灌漿壓力、溫度變化的附加荷載、巖爆的沖擊力、設備運輸、

安裝荷載和輔助液壓缸的推力（護盾機施工）等；偶然荷載為地震力、落石沖擊力、校核洪

水位時的內水壓力、內水驟降形成的相應外水壓力等。承載能力極限狀態設計應按基本荷載

組合和偶然荷載組合進行，并符合SL191的規定；正常使用極限狀態驗算應按永久荷載與

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可變荷載標準值的荷載效應組合進行。

3敞開式、混合式掘進機施工隧洞采用復合襯砌的結構計算可按SL279的有關規定

執行。

4護盾式掘進機施工隧洞，當為管片襯砌時，宜采用慣用法、修正慣用法、多鉸環法、

梁彈簧法、等效剛度圓環模型、襯砌邊值法、有限元法等計算方法，并應考慮管片間的拼裝

縫型式和連接型式；當內水壓力較高設置有二次襯砌時，宜按疊合構件進行結構計算。

5.5.6管片襯砌及仰拱塊設計應符合下列規定：

1護盾式掘進機管片環形式有六邊形、梯形、矩形或平行四邊形等多種型式，應根據

管片受力要求、防水效果、掘進機設備、管片拼裝、管片運輸等因素合理確定。當隧洞直徑

大于6m時宜采用矩形管片。

2敞開式或混合式掘進機施工隧洞底板采用預制結構時，預制塊結構設計應考慮：頂

面布置軌道滿足施工運輸要求，中心設置水溝，兩側與二次現澆混凝土襯砌合理連接，底部

預留注漿回填高度，預制塊自身預留注漿孔、吊桿、鋼拱架安裝槽、承軌槽、道釘預留孔、

止水帶安裝槽、水溝接頭防水處理槽等。

3管片或仰拱塊分塊應根據結構受力要求、防水效果、掘進機設備、管片或仰拱塊拼

裝與運輸等因素合理確定。

4管片厚度一般為管片環外徑的1/20～1/30，應結合隧洞所處地質條件、埋置深度、

隧洞直徑、管片材料、施工工藝等條件，通過工程類比并經結構分析驗算后確定。

5管片環寬應綜合考慮隧洞曲線、防水、運輸及組裝等因素合理選擇，宜取

1200mm～2000mm，一般小直徑隧洞取小值，大直徑隧洞取大值。

5.5.7復合式襯砌設計應符合下列規定：

1采用敞開式掘進機施工的隧洞，當二次襯砌在貫通后施作時，其初期支護以錨噴網、

20

鋼架進行聯合支護，必要時輔以灌漿加固措施，應保證掘進機在貫通之前初期支護的安全穩

定性；當隧洞直徑較大時，二次襯砌宜跟進支護，以確保隧洞整體安全。

2當隧洞遇到高外水壓力等極為復雜地質條件，應采用超前地質鉆孔封堵地下水和加

固圍巖，同時可適時設置二次襯砌或不良地質洞段內襯鋼拱架錨噴網或模筑混凝土襯砌；隧

洞底部結構可采用現澆混凝土形式。

3掘進機施工隧洞鋼架宜為全圓設置，考慮圍巖變形因素，鋼架宜設計為可伸縮的結

構。

4當底部設有預制塊時，應充分考慮二次襯砌與底部預制塊的整體受力要求，宜設置

榫槽，必要時鋼筋過縫連接。

5.6隧洞灌漿、防滲和排水

5.6.1應根據隧洞沿線圍巖的工程地質、水文地質、支護襯砌型式等設計條件，以及環

保、水質、運行等要求，綜合分析確定防滲和排水措施。

5.6.2敞開式掘進機施工隧洞灌漿防滲和排水應符合下列規定：

1隧洞灌漿、防滲和排水設計原則與SL279相同。

2現澆混凝土襯砌頂拱、預制仰拱塊底必須進行回填灌漿。

3仰拱塊之間及其與后澆混凝土之間應滿足防水要求。

5.6.3護盾式掘進機施工隧洞防滲應符合下列規定：

1管片襯砌設計遵循“以防為主、多道設防、因地制宜、綜合治理”的原則，以管片接

縫防水為重點，必要時輔以二次襯砌防水。

2管片結構防滲措施，包括管片自防水、接縫防水、螺栓孔和注漿孔防水等。管片接

縫密封墊在設計水壓和接縫最大張開錯位下不得滲漏。

3管片結構與圍巖間間隙需進行豆礫石充填灌漿或水泥砂漿或細石混凝土充填，應滿

21

填滿灌；28天芯樣抗壓強度不宜低于10MPa；注漿結石體的抗滲性能應滿足設計要求。

4豆礫石應沿洞軸線方向，自下而上、階梯對稱吹填，可在底拱90°灌注水泥砂漿，

其他270°范圍灌注水泥漿液或其他穩定漿液。

5對于易膨脹泥化崩解的軟弱圍巖、豆礫石吹填量小于設計量的不良地質洞段，宜進

行濃漿二次灌漿，二次灌漿應結合對圍巖的固結灌漿一并進行；加固范圍及灌漿參數應滿足

設計要求。

5.7風險分析與評估

5.7.1風險分析與評估應遵循以下原則：

1對于全斷面巖石掘進機法施工的水工隧洞，應將隧洞建設過程可能發生的各類風險

降低至合理、可接受的水平，進行系統的風險分析與評估，實現工程建設的安全目標、質量

目標、工期目標、環境目標、投資目標。

2應將隧洞風險分析與評估貫穿于工程建設的全過程，包括初步設計階段、施工圖階

段和施工階段。

3應將風險評估成果納入初步設計、施工圖等設計階段，開工前應