公路隧道噴錨單層襯砌設計與施工技術指南陜西省市場監督管理局發布I 1范圍 12規范性引用文件 13術語和定義 14建筑材料 25設計 3 67施工質量檢測 7附錄A(規范性)隧道主洞和輔助通道(除豎井)噴錨單層襯砌設計參數 9附錄B(規范性)豎井噴錨單層襯砌設計參數 附錄C(規范性)隧道內沿程摩擦阻力測試 本文件按照GB/T1.1-2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規則》的規定起草。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發布機構不承擔識別專利的責任。本文件由陜西省交通運輸廳提出。本文件由陜西省交通運輸廳歸口。本文件起草單位：長安大學、陜西交通控股集團有限公司、中交第一公路勘察設計研究院有限公司。本文件起草人：陳建勛、羅彥斌、趙鵬宇、陳麗俊、王傳武、劉偉偉、趙超志、仵濤、韓常領、王萬平、曹校勇、赫連超、毛金沙、董長松、茍超、張長勝。本文件由長安大學解釋。本文件首次發布。聯系信息如下：單位：長安大學電話址：陜西省西安市南二環路中段長安大學郵編：7100641公路隧道噴錨單層襯砌設計與施工技術指南本文件規定了公路隧道噴錨單層襯砌建筑材料、設計(襯砌、防排水、耐久性和通風設計)、施工和施工質量檢測的要求。本文件適用于以鉆爆法為主要開挖手段的新建或改擴建公路隧道正洞、斜(豎)井等輔助通道構造物的噴錨單層襯砌設計和施工。2規范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本GB175通用硅酸鹽水泥GB8076混凝土外加劑GB6722爆破安全規程GB50086巖土錨桿與噴射混凝土支護工程技術規范GB/T50476混凝土結構耐久性設計規范GB/T1596用于水泥和混凝土中的粉煤灰JGJ63混凝土用水標準JGJ/T372噴射混凝土應用技術規程JTG/TD70公路隧道設計細則JTG/TD70/2-02公路隧道通風設計細則JTG/T3660公路隧道施工技術規范JTGF80/1公路工程質量檢驗評定標準第一冊土建工程JTG3370.1公路隧道設計規范第一冊(土建工程)3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。由一層或多層噴錨支護組成的襯砌結構。2鋼材料通過切斷、薄鋼片切削、鋼錠銑削或由熔鋼抽取等方法制成，并能隨機分布于噴射混凝土中短而細的鋼絲。合成纖維syntheticfiber以合成高分子化合物為原料，經過擠出、拉伸、改性等工藝制成的短細絲。纖維噴射混凝土fiberreinforceshotcrete混凝土拌合物由膠凝材料、骨料、纖維等組成的噴射混凝土。沿程摩擦阻力frictionresistancealongtheway風流與隧道周壁互相摩擦以及風流中空氣分子間的擾動和摩擦而產生的阻力。4建筑材料4.1一般要求4.1.1噴錨單層襯砌建筑材料的選用應符合下列規定：a)應符合襯砌結構強度和耐久性要求，同時滿足抗滲和抗侵蝕的需要；b)當有侵蝕性水作用時，所用混凝土和水泥砂漿均應采用具有抗侵蝕性能的水泥和集料配制，其抗侵蝕性能要求視水的侵蝕特性確定。4.1.2噴錨單層襯砌常用的噴射混凝土包括普通噴射混凝土和纖維噴射混凝土，纖維噴射混凝土可選用合成纖維噴射混凝土或鋼纖維噴射混凝土。4.1.3噴錨單層襯砌用錨桿宜為全長黏結型錨桿，錨桿孔內應注滿水泥砂漿或樹脂。變形較大的圍巖地段可采用預應力錨桿。預應力錨桿的錨固端必須錨固在穩定巖層內，預加力不應小于100kPa。4.2原材料4.2.1噴射混凝土用水泥、集料、水等基質材料應滿足下列要求：a)水泥應選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，并符合GB175-2023中第5、6和7章的規定。水泥強度等級不應低于42.5級，用量不宣小于300kg/m3;b)粗集料應采用堅硬耐久的碎石或卵石，不得使用堿活性材料；石子粒徑不宜大于16mm,鋼纖維噴射混凝土中的石子粒徑不宜大于10mm;c)集料級配宜采用連續級配，細集料應采用堅硬耐久的中砂或粗砂，細度模數宜大于2.5,砂的d)水泥等膠凝材料與集料比宜為1:4～1:4.5;e)用水水質應符合JGJ63-2006中3.1條的規定。4.2.2噴射混凝土用粉煤灰、硅粉等礦物摻合料應滿足下列要求：a)粉煤灰的級別不宜低于Ⅱ級，燒失量不應大于5%,摻量應通過試驗確定，其他性能應符合GB/T1596-2017的有關規定；b)硅粉比表面積不應低于15000m2kg,二氧化硅含量不應小于85%,摻量宜為水泥重量的5%~34.2.3噴射混凝土用速凝劑、減水劑等添加劑應滿足下列要求：a)速凝劑應與水泥具有良好的適應性，摻速凝劑的水泥凈漿初凝時間不應大于3min,終凝時間不應大于12min;摻速凝劑的噴射混凝土試件，28d強度不應低于不摻速凝劑強度的90%;應采用無堿速凝劑；b)減水劑可采用普通減水劑、高效減水劑或高性能減水劑，應與水泥有良好的相容性，pH值、密度(或細度)、含固量(或含水率)、減水率等應符合GB8076-2008中第5章的規定。4.2.4噴射混凝土用鋼纖維宜采用普通碳素鋼制成，并應滿足如下要求：a)鋼纖維抗拉強度不應低于380MPa,宜用等效直徑為0.3mm～0.5mm的方形或圓形斷面，長度宜20mm~25mm,并不得大于拌合物輸送管內徑的0.7倍，長度直徑比宜為40～60,摻量宜為干混合料質量的1.5%～4%;b)鋼纖維表面不應有明顯的銹蝕和油漬及其它妨礙鋼纖維與水泥粘結的雜質，其中因加工不良造成的粘連片、鐵屑及雜質含量不應超過鋼纖維重量的1.0%。4.2.5噴射混凝土用合成纖維應滿足如下要求：a)合成纖維抗拉強度不宜低于280MPa,直徑宜為10μm～100μm,長度宜為4mm～25mm,纖維摻量應根據試驗確定；b)纖維表面不應有明顯的油漬及其它妨礙纖維與水泥粘結的雜質。4.2.6全長黏結型錨桿應滿足如下要求：a)桿體材料宜采用HRB335、HRB400熱軋帶肋鋼筋；b)桿體鋼筋直徑宜為20mm～28mm;c)水泥砂漿漿液材料應根據設計要求確定，并不得對桿體產生不良影響，且注入水泥砂漿漿液中的砂子直徑不應大于2mm;d)墊板宜用Q235熱軋鋼板，厚度不宜小于8mm,尺寸不宜小于150mm×150mm;e)錨桿桿體與孔壁間的水泥漿或水泥砂漿結石體的強度等級不應低于M20;f)對于自穩時間短的圍巖，宜用樹脂錨桿或早強水泥砂漿錨桿；巖體破碎、成孔困難的圍巖，宜采用自進式錨桿。4.3噴射混凝土4.3.1普通噴射混凝土力學性能符合下列要求：a)設計強度等級不應低于C25;b)1d齡期的抗壓強度不應低于8MPa;c)與巖石的粘結強度不應低于0.8MPa,與混凝土之間的粘結強度不應低于1.0MPa;d)彈性模量不應低于26GPa。4.3.2纖維噴射混凝土的設計強度等級不應低于C30。5.1基本要求5.1.1噴錨單層襯砌結構設計應綜合考慮功能需求、地質條件、斷面形狀、支護結構、施工條件等，充分利用圍巖的自承能力。5.1.2噴錨單層襯砌結構形式和設計參數應根據使用要求、工程地質、水文地質、隧道埋深、圍巖級別、結構受力特點，并結合工程施工和環境條件，綜合采用工程類比和計算分析確定。在隧道施工階段，應根據超前地質預報及現場監控量測信息對支護參數進行必要的調整。45.1.3噴錨單層襯砌應有足夠的強度、穩定性和耐久性，滿足設計使用年限要求。5.1.4公路隧道噴錨單層襯砌地段應進行通風設計和計算，必要時可采用相關措施降低隧道沿程阻力系數。5.1.5噴錨單層襯砌防排水設計一般以“引、排”為原則。對局部出水較多段落，應進行專項設計。5.1.6在以下情況的公路隧道宜設置噴錨單層襯砌：a)地下水不發育，襯砌結構不承擔較高靜(動)水壓力，或注漿堵水后地下水較小的地段；b)輔助通道，包括豎井、斜井、平行通道、車行橫通道、人行橫通道、送風道、排風道、運輸通道等；c)無滑動可能的傾斜巖層(如順層滑動、滑坡等)地段；d)地震動峰值加速度小于0.2g地區的深埋隧道；e)非活動性斷層及活動性斷層影響帶；f)非塌方地段或無顯著不對稱圍巖荷載的地段；g)非軟巖、凍土、黃土、膨脹(巖)土、高地應力、嚴寒等特殊地質、環境地段。5.2襯砌設計5.2.1噴錨單層襯砌噴射混凝土、錨桿、鋼架設計應符合JTG3370.1-2008中8.2條的相關規定，噴射混凝土強度等級不應低于C25,纖維噴射混凝土強度等級不應低于C30。5.2.2襯砌結構設計宜根據JTG3370.1-2008中3.6條和JTG/TD70-2010中6.3條圍巖分級相關規定，選擇相應的襯砌結構形式和支護參數，包括噴射混凝土類型和厚度、錨桿長度和間距、鋼架間距和截面高、超前支護形式等。不同開挖跨度下不同圍巖級別隧道主洞和輔助通道(除豎井)采用的支護形式和設計參數可參考表A.1。不同開挖跨度下不同圍巖級別隧道豎井采用的支護形式和設計參數可參考表5.3防排水設計5.3.1地下水發育地段可采用超前預注漿、開挖后徑向注漿等堵水措施，減小地下水排放量。5.3.2噴錨單層襯砌可通過以下措施提高自防水能力：a)摻加硅粉、粉煤灰等添加劑。b)在單層襯砌中間施作一層聚合物改性噴射混凝土用作防水層；c)噴射混凝土不同層之間噴射防水涂料層，如噴射防水薄膜等。5.3.3在噴射混凝土施工前，應依據不同的圍巖出水形式采用不同的引水方法。小股涌水和裂隙線狀滲水，可采用半圓管等環向排水管進行引水；大面積的片狀滲水，可采用排水板進行環向引水。5.3.4隧道兩側路面可設置雙側水溝，進行隧道集中排水。雙側水溝縱向坡度可與隧道縱坡一致。5.3.5在距襯砌墻腳底部10cm位置的襯砌與圍巖面之間，可設置打孔波紋管，波紋管一端與環向引水措施連通，另一端與雙側排水溝連通(預留合適長度至排水溝)。5.4耐久性設計噴錨單層襯砌應符合耐久性要求，必要時采取以下措施提高耐久性：a)摻加粉煤灰、硅粉等添加劑提高噴射混凝土抗滲性能，噴射混凝土在壓力恒定為0.8MPa±0.05MPa,時間24h標準試驗條件下滲水深度D不應大于7.8cm,抗滲等級不應低于P8;b)采用添加合成纖維或鋼纖維，提高噴射混凝土韌性和抗裂性能；c)鋼架臨空一側的噴射混凝土保護層厚度不應小于40mm,鋼筋網噴射混凝土保護層厚度不應小于20mm。55.5通風設計5.5.1隧道沿程阻力系數λ應根據現場沿程摩擦阻力測試計算確定，若不具備測試條件，可取平均壁面粗糙度72.5mm,并按(△為平均壁面粗糙度、D凈空斷面當量直徑)進行計算。5.5.2隧道通風設計前宜進行沿程摩擦阻力測試，相關要求見附錄C。5.5.3大坡度隧道沿程阻力系數計算應考慮高差、縱向溫差的影響，其值可按公式(1)進行計算P?一試驗段斷面1(見圖1)所在位置空氣平均密度；P?一試驗段斷面2(見圖1)所在位置空氣平均密度；Pa一試驗段內空氣平均溫度，Pa=(p?+P?)/2;v?—試驗段斷面1所在位置平均風速；v?一試驗段斷面2所在位置平均風速；g一重力加速度；L—試驗段長度；Z?一試驗段斷面1所在位置的高程；Z?一試驗段斷面2所在位置的高程；Davg一試驗段平均當量直徑，,可由試驗段內多個斷面的當量直徑求算術平均得到；S,—試驗段內某一斷面的凈空面積；U,一試驗段內某一斷面的周長；H,一試驗段斷面1所在位置的空氣平均全壓值；H??一試驗段斷面2所在位置的空氣平均全壓值；P—試驗段斷面1所在位置的大氣壓；P?一試驗段斷面2所在位置的大氣壓；△H,一試驗段斷面1和斷面2之間考慮大氣壓進行修正后的全壓差，65.5.4應將計算得到的沿程阻力系數值代入JTG/TD70/2-02-2014中的第7章進行隧道通風設計計算。6施工6.1.1公路隧道噴錨單層襯砌施工應采用技術先進、經濟合理、安全可靠的6.1.3噴錨單層襯砌材料的標準、規格及材料配比、外加劑類型和摻量要求應滿足襯砌設計強6.1.4隧道防排水應采取切實可靠的施工措施，達到防水可靠、排6.2.1隧道應根據襯砌設計、開挖斷面大小、工法轉換的難易、機械設備的配置、工期要6.2.2隧道開挖時，可通過增加導爆索、減小藥卷、增大不偶合系中第6章的有關規定。6.2.3隧道周邊不應欠挖，平均線性超挖值應小于100mm,超挖應回填密實。6.3襯砌施作6.3.1襯砌施作方式應與開挖方法協調配套，采用有利于縮小圍巖裸露面積和裸露時間的施工工序和6.3.4噴射混凝土施工前應進行配合比設計，根據試噴試驗情況，76.3.6噴錨單層襯砌噴射混凝土作業除應符合JTG/T3660-2020中9.2條的規定外，還應滿足下列要求：a)噴射混凝土作業區氣溫不宜低于+5℃;b)噴射作業時應保證供料連續均勻，且機器正常運轉時料斗內應保持足夠的存料，噴射料流連續c)噴頭應與受噴面垂直，距離應與工作氣壓相適應；d)拱部噴射混凝土回彈率不應大于20%,邊墻不應大于10%;e)嚴格控制水灰比，噴到巖面上的混凝土應濕潤、粘塑性好，無干斑或滑移流淌現象；f)噴射混凝土終凝2h后應進行養護，時間不應少于7d;g)隧道內環境溫度低于+5℃時，不得灑水養護；h)隧道爆破作業應在上一循環噴射混凝土終凝3h后進行。6.4防排水施作6.4.1防排水系統施工前應觀測隧道內圍巖滲漏水情況，并進行分類和統計，采取針對性的處理措施。6.4.2對有涌水、滲水或潮濕的巖面，噴射混凝土前應按以下不同情況處理：a)大股涌水宜采用注漿堵水后再噴射混凝土；b)小股涌水或裂隙滲水宜采用巖面注漿或環向排水管、排水板引流后再噴射混凝土，環向排水管、排水板應密貼巖面；c)大面積潮濕的巖面宜采用粘結性強的混凝土，如添加粉煤灰等外加劑。6.4.3隧道發育有地下水時，襯砌自防水要求高，噴射混凝土應分層施作，兩層施作時間間隔28d以上。首層施工縫應避開排水管路，第二層施工縫應避開結構層濕漬部位。6.4.4噴錨單層襯砌施作28d后應觀測是否出現明顯裂縫、裂紋和滲漏水情況，若因裂紋或施工縫形成滲漏水，宜采取深度不小于5cm的鑿槽就近就低引排至排水系統，或化學注漿封堵。6.4.5隧道雙側水溝斷面尺寸、溝底高程和排水縱坡應符合設計規定，水溝整體連續、順直。6.4.6隧道注漿時，漿液不應浸入排水溝、管內。7施工質量檢測7.1基本要求7.1.1應按照設計文件和現行施工技術規范的要求做好材料質量、施工參數控制、現場施工過程質量和分部分項過程驗收工作。7.1.2施工單位應有完整的施工記錄和影像資料，以及所用材料的質量檢驗結果、材料配比、試驗數據等質量保證材料。7.2開挖施工質量檢測隧道應按設計尺寸嚴格控制開挖斷面，不得欠挖，其允許超挖值應符合表1規定。8表1隧道允許超挖值隧道開挖部位圍巖分級硬巖(I級圍巖)中硬巖(Ⅱ、Ⅲ、IV級圍巖)隧底7.3襯砌施工質量檢測7.3.1襯砌表面圓滑平順，不應有裂縫和離鼓現象，錨桿尾端及鋼筋網不得外露；表層混凝土粗糙度應適中，骨料和漿體應嵌實均勻，不得出現骨料在表面凹凸不平或有較大的棱角突起，不得有表面掉砂現象。7.3.2襯砌表面應平整，無空鼓、裂縫、松酥。襯砌表面平整度應符合矢弦比要求(見公式(2)),否則應采用噴射混凝土找平處理。D,—襯砌表面相鄰兩凸面間的距離(L≤1m);L,—表面相鄰兩凸面間凹進去的深度。7.3.3襯砌厚度應滿足設計要求，其檢查及控制標準應符合表2規定。表2襯砌厚度檢測標準檢查項目允許偏差襯砌厚度(m)平均厚度不小于設計值；60%的檢查點的厚度不小于設計值；標尺法或雷達檢測儀：每10m檢查一7.3.4噴射混凝土抗壓強度、早期強度應進行噴大板試驗，噴射混凝土之間、噴射混凝土與圍巖之間的黏結強度宜進行原位取樣檢測，各項性能應滿足本文件4.3條的規定。7.3.5錨桿、鋼筋網、鋼架施工