公路隧道设计规范.docx

公路隧道设计规范.docx

《公路隧道设计规范.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《公路隧道设计规范.docx（29页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

公路隧道设计规范

公路隧道设计规范（JTG D70-2004）

1  总则…………………………………………………………………………………………1

2  主要术语与符号……………………………………………………………………………2

3  隧道调查及围岩分级……………………………………………………5

4  总体设计 ………………………………………………………………………………  11

5  建筑材料………………………………………………………………………………… 17

6  荷载……………………………………………………………………………………… 22

7  洞口及洞门……………………………………………………………………………… 25

8  衬砌结构设计…………………………………………………………………………… 27

9  结构计算………………………………………………………………………………… 33

10  防水与排水……………………………………………………………………………  40

11  小净距及连拱隧道 ……………………………………………………………………42

12  辅助通道…………………………………………………………………………………44

13  辅助工程措施……………………………………………………………………………48

14  特殊地质地段……………………………………………………………………………51

15  隧道内路基与路面………………………………………………………………………54

16  机电及其它设施…………………………………………………………………６８

附录A围岩分级有关规定……………………………………………………………60

附录B隧道标准内轮廓…………………………………………………………………63

附录C型钢特性参数表 ………………………………………………………………65

附录D释放荷载的计算方法……………………………………………………………69

附录E浅埋隧道荷载的计算方法………………………………………………………71

附录F偏压隧道衬砌荷载的计算方法 ………………………………………………74

附录G明洞设计荷载的计算方法………………………………………………………75

附录H洞门土压力荷载的计算方法………………………………………………… 77

附录I荷载结构法 ……………………………………………………………………78

附录J地层结构法…………………………………………………………………… 80

附录K钢筋混凝土受弯和受压构件配筋量计算方法 …………………………… 88

附录L本规范用词说明 …………………………………………………………… 94

在编制过程中，编制组对全国已建和在建的公路隧道进行了较广泛的调查研究，搜集并分析了大量设计文件、工程报告、营运管理报告，就有关专题进行了研究，并听取了全国有关设计院和专家的意见。

考虑到我国公路隧道技术起步较晚，其经验和基础性工作不足，因此在我国经验的基础上又采用或借鉴了国外公路隧道的成功经验和先进技术。

本次修订中，充分考虑了与其它相关标准、规范的协调性，并保持一致。

同时，在全面修订的原则下，尽量按原《规范》的风格编排撰写。

本次修订的重点为调查、围岩分类、总体设计、锚喷支护与衬砌、洞口段工程、结构计算、特殊构造设计、特殊地质地段设计等，并增加了三车道隧道、连拱隧道和小净距隧道等内容。

关于强制性条款

《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）中第1.0.3、1.0.5、1.0.6、1.0.7、3.1.1、3.1.3、7.1.2、8.1.2、10.1.1、15.1.1、15.1.2、16.1.1条为强制性条款，必须

 按照国家有关工程建设标准强制性条文的有关规定严

 格执行。

《工程建设标准强制性条文》（公路工程部

 分）2002版中关于《公路隧道设计规范》（JTJ 026-9

 0）的强制性条文同时废止

1 总则

1.0.1 为给山岭公路隧道设计提供技术准则，制定本规范。

1.0.2 本规范适用于以钻爆法为主要开挖手段的各级公路双车道隧道，其他

 型式的公路隧道可参照执行。

1.0.3 隧道规划和设计应遵循能充分发挥隧道功能、安全且经济地建设隧道 

 的基本原则。

 隧道设计应有完整的勘测、调查资料，综合考虑地形、地质、水文、气象、地震和交通量及其构成，以及营运和施工条件，进行多方案的技术、经济、环保比较，使隧道设计符合安全实用，质量可靠，经济合理，技术先进的要求。

 为什么修建隧道，隧道建在何处才能有效发挥其功能，并且安全、经济，这是公路隧道规划和设计者必须回答的首要问题。

为缩短行车里程，提高交通便捷，这是修建公路隧道的基本目的；同时，隧道可从根本上免除公路路线上的土石方坍塌、泥石流、雪崩等道路病害；隧道不改变地形自然原貌，保护了环境，还利用地下空间，节省了公路建设用地。

因此，隧道是路线上非常有价值的一种构造形式。

然而，隧道尤其是长隧道的造价不低，如何在保证功能的前提下，安全且经济地建设隧道至关重要。

 隧道设计采取的手法不同于一般构造物，预设计主要依靠基于过去工程实例的经验性方法或者计算，实验等，主观上力图达到合理设计，但设计成的断面形状、支护衬砌结构等是否适应于所处的地层，其稳定性程度如何，很难量化把握，而隧道的形状或支护结构一旦建成很难改变，因此，在规划、设计阶段就要充分考虑隧道的合理性与耐久性问题。

 在沟壑纵横，群山迭峰中选择隧道方案，将遇到复杂的地形、地质、气象等条件，应通过地质勘察、路线测量和沿线社会经济交通调查，比较各方案的优劣。

譬如，选择隧道位置时，若采取低线方案，行驶条件最好，发挥的作用最佳，而且少占地，能较好地保护自然环境，但隧道较长，造价高，运行费用高，其技术管理要求也高；采取高线方案则相反，隧道较短，造价与运行费用相对较低，但其功能和作用相对较差，因此在方案比选中应综合比较。

又如，当遇“鸡爪地形”等山势时，应从标高和平面位置对长隧道方案和连续短隧道群方案进行比选，前者营运费较高，但环保效果好；后者除照明外的营运费较低，但由于洞口及其边仰坡的数量较多，支护工程较为复杂，而且于环保不利，两者均存在优缺点，应根据具体情况综合比选后确定。

这里所说的隧道方案，除通常的隧道构造外，还包括半隧道、棚洞、棚架等构造型式。

应根据具体地形地质情况，灵活采用隧道的结构型式。

 对于分阶段建设的隧道，应在规划、设计中作总体考虑。

譬如，高速公路暂接半幅修建时应在洞口位置等方面充分考虑将来另半幅修建的合理性。

另外，洞口附近有匝道时应充分考虑洞口的合理断面，使其适应交通流顺畅。

由于暂为单洞双向交通，会增加通风设备、应急设施，且增加养护维修的负担，这些均应在规划、设计中对隧道断面的合理性作出评价。

1.0.4 公路隧道按其长度可分为四类，如表1.0.4所示。

表1.0.4 公路隧道长度分类

分类特长隧道长隧道中隧道短隧道

长度（m）L＞30003000≥L＞10001000≥L＞500L≤500

 注：

隧道长度系指两端洞门墙墙面与路面的交线同路线中线交点间的距离。

1.0.5 隧道主体结构必须按永久性建筑设计，具有规定的强度、稳定性和耐久

 性；建成的隧道应能适应长期营运的需要，方便维修作业。

 为满足营运正常使用，隧道主体结构物应设计为永久性建筑，这里所说的主体结构物指洞门、支护衬砌、各附属风道、风井、洞室、防排水设施、路面板及隧底填充等。

洞内一般要求设置衬砌。

这些结构设计必须具有规定的强度、稳定性和耐久性。

所谓耐久性，一般指所使用的建筑材料具有必要的抗渗性、抗冻性和抗侵蚀性。

1.0.6 应加强隧道支护衬砌、防排水、路面等主体结构设计与通风、照明、供配 

 电、消防、交通监控等营运设施设计之间的协调，形成合理的综合设计。

 必要时应对有关的技术问题开展专项设计和研究。

 一般来讲，公路隧道设计由支护衬砌、防排水、路面和各类洞室等土建主体结构与通风、照明、供配电、防灾与减灾、交通监控等营运设置两大部分构成，是多项专业的总成，属复合型技术，因此要求各专业设计之间密切配合。

譬如，根据交通量和隧道长度需要设置通风竖井（或斜井）时，首先由通风专业工程师通过计算分析初步确定出竖井位置，然后应征求地质和结构专业工程师的意见，如果初定的竖井位于断层破碎带等不良地质地层，竖井结构处理非常复杂，工程费上扬，竖井就应适当挪位，再计算分析新井位条件下的隧道通风状态及风机容量。

同时，竖井及其风道位置还应征求路线工程师的意见，以使竖井口尽快钻出地面，同时风道又要最短。

总之，在确定风井、风道、风口时，上述3个专业应相互“磨合”，反复推敲， 综合分析通风费用和结构费用，使设计达到最好、最省的综合效果。

 对于高速公路特长隧道或者地质情况非常复杂的长隧道，必要时应针对其中的技术难题如大跨扁平断面、不良地质、大涌量地下水、通风、防灾等进行专项研究和技术设计。

1.0.7 隧道土建设计应体现动态设计与信息化施工的思想，制定地质观察和监控量测的总体方案；地质条件复杂的隧道，应制定地质预测方案，以及时评判设计的合理性，调整支护参数和施工方案。

通过动态设计使支护结构适应于围岩实际情况，更加安全、经济。

1.0.8 隧道设计应贯彻国家有关技术经济政策，积极慎重地采用新技术、新 

 材料、新设备、新工艺。

1.0.9 隧道设计必须符合国家有关国土管理、环境保护、水土保持等法规的 

 要求。

应注意节约用地，保护农田水利，尽量保护原有植被，妥善处

 理弃渣和污水。

1.0.10 公路隧道设计除应符合本规范外，尚应符合国家现行的有关标准和 

 规范。

2 主要术语与符号

2.1 术语 

•2.1.1 公路隧道 road tunnel 

 供汽车和行人通行的隧道，一般分为汽车专用和汽车与行人混用的隧道。

•2.1.2 山岭隧道 mountain tunnel 

 贯穿山岭或丘陵的隧道。

是相对于城市隧道和水下隧道，表示修建场所不同的名称。

•2.1.3 岩石质量指标 Rock Quality Designation（RQD）

 指10cm以上长度的岩心累计的钻孔长度百分比。

•2.1.4 岩体分级 rock mass classification

 以土木工程为对象，将岩石集合体（岩体）分成稳定程度不同的若干级别。

•2.1.5 环境调查 environmental survey

 因修建隧道而对路线周围的环境影响进行的调查。

•2.1.6 水文调查 hydrological survey

 对隧道工程及周边环境有影响的地表水和地下水所进行的调查。

2.1.7 地质调查 geological survey

 为了解岩体或地层的分布、形成年代、风化程度或地质构造等而进行的调查。

•2.1.8 隧道涌水 water inflow into tunnel

 伴随隧道开挖，从隧道周边围岩流入隧道内的地下水。

•2.1.9 荷载 load

 指作用于结构物而使结构产生应力的力量。

•2.1.10 围岩压力 surrounding rock pressure

 隧道开挖后，因围岩变形或松散等原因，作用于洞室周边岩体或支护结构上的压力。

•2.1.11 偏压 unsymmetrical pressure

 作用于隧道的压力左右不对称，一侧压力特大的情况。

作用于隧道结构上的不对称荷载

 2.1.12 松散压力 loosening pressure

 指因隧道的开挖爆破、支护的下沉以及衬砌背后的空隙等原因，致使隧道周边的围岩产 

 生松动，以相当于一定高度的围岩重量，作为直接荷载作用于隧道支护和衬砌上的土压

•2.1.13 新奥法 NATM（New Austrian Tunneling Method）

 新奥法是应用岩体力学的理论，以维护和利用围岩的自承能力为基点，采用锚杆和喷射

 混凝土为主要支护手段，及时地进行支护，控制围岩的变形和松弛，使围岩成为支护体

 系的组成部分，并通过对围岩和支护的量测、监控来指导隧道和地下工程设计施工的方

 法和原则。

•2.1.14 净空断面（内轮廓） inner section

 隧道衬砌内侧的断面面积、形状。

•2.1.15 洞门 portal

 在隧道的洞口部位，为挡土、坡面防护等而设置的隧道结构物。

•2.1.16 衬砌 lining 

 为控制和防止围岩的变形或坍落，确保围岩的稳定，或为处理涌水和漏水，或为隧道的

 内空整齐或美观等目的，将隧道的周边围岩被覆起来的结构体。

•2.1.17 仰拱 invert

 为改善隧道上部支护结构受力条件而设置在隧道底部的反向拱型结构。

•2.1.18 小净距隧道 neighburhood tunnel

 指上下行双洞洞壁净距较小，不能按独立双洞考虑的隧道结构。

•2.1.19 连拱隧道 multi arch tunnel

 指两洞拱部衬砌结构通过中柱相连接的隧道结构。

•2.1.20 竖井 vertical shaft

 为改善营运通风或施工条件而竖向设置的坑道。

•2.1.21 斜井 incline, inclined shaft

 为改善营运通风或施工条件按一定倾斜角度设置的坑道。

•2.1.22 横通道 horizontal adit

 将隧道划分成几个工区进行施工时，为搬入材料和出渣等而设置的大体上接近水平的作

 业坑道。

横通道有时也可用于营运通风。

•2.1.23 超前导坑 advancing drift

 因隧道断面较大或围岩条件复杂等，在开挖中采用全断面法困难的情况下，往往在隧道 

 的开挖断面内超前开挖小断面的隧道，这种小断面的隧道称为超前导坑。

•2.1.24 通风 ventilation

 将隧道内有害气体排出洞外的一种换气行为。

•2.1.25 照明 lighting

 通过在隧道内设置灯具，达到行车安全所要求的亮度。

2.2 符号 

•BQ——岩体基本质量指标

•[BQ]——岩体基本质量指标修正值

•Rc——岩石单轴饱和抗压强度

•Ra——混凝土或砌体的抗压强度

•Rl——混凝土的抗拉极限强度

•IS（50）——实测的岩石点荷载强度指数

•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

•Kv——岩体完整性系数

•Jv——岩体体积节理数

•Sn——第n组节理每米长测线上的条数

•Sk——每立方米岩体非成组节理条数

•Vpm——岩体弹性纵波速度

•Vpr——岩石弹性纵波速度

•σmax——垂直洞轴线方向的最大初始应力

•γ——围岩重度

•k——弹性抗力系数

•E——变形模量

•μ——泊松比

•φ——计算摩擦角

•B——隧道开挖断面宽度

•W——行车道宽度

•LL——左侧向宽度

•LR——右侧向宽度

•L——侧向宽度 

•C——余宽

•J——检修道宽度

•h——检修道或人行道高度

•R——人行道宽度

•H——隧道建筑限界高度

•K——围岩弹性抗力系数；

•δ——衬砌位移值；

•n——开挖边坡坡率；

•m——回填土石面坡率

3.3 地形与地质调查

3.3.1 隧道调查各阶段的目标、内容及范围可按表3.3.1拟定。

表3.3.1 各阶段调查的目标、内容及范围 

阶段目标内容和方法范围

施工前踏勘为路线走向比选提供区域地形、地质、环境等基本资料搜集、分析既有资料及沿路线进行地面踏勘大于路线可能方案的范围

初勘获取路线所需地形、地质、其它环境资料，为方案比较及下阶段调查提供基础资料搜集、分析既有资料，现场踏勘、测绘和必要的勘探工作大于比选方案的范围

详勘获取技术设计、施工计划、预算等所需的地质、环境等资料详细进行地形、地质、环境等调查；按要求进行钻探、物探、测试等隧道路线两侧及周围地区，特长、长隧道和岩溶隧道范围应适当扩大

施工中预报和确认施工中出现的工程地质、水文地质问题；验证或变更设计、调整施工方法等地形、地质、环境补充调查；洞内观测、量测、超前探测预报，地质灾害及防治措施隧道内及地面受施工影响的范围

•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）>6060~303