(高清版)JTG∕T 3372-2024 公路黃土隧道設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范

中華人民共和國推薦性行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JTG/T3372—2024公路黃土隧道設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范中華人民共和國交通運輸部發(fā)布根據(jù)《交通運輸部關(guān)于下達2019年度公路工程行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制修訂項目計劃的通知》(交公路函〔2019〕427號)的要求，由長安大學(xué)承擔(dān)《公路黃土隧道設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范》(以下簡稱“本規(guī)范”)的制定工作。本規(guī)范編制組在廣泛調(diào)研公路黃土隧道工程實踐的基礎(chǔ)上，總結(jié)了我國近年來黃土隧道勘察、設(shè)計和施工的經(jīng)驗與科研成果，充分吸收借鑒了國內(nèi)外黃土隧道的勘察、設(shè)計和施工技術(shù)相關(guān)經(jīng)驗，在此基礎(chǔ)上以多種方式廣泛征求了全國相關(guān)單位和專家的意本規(guī)范包括11章和4個附錄，內(nèi)容包括：1總則、2術(shù)語和符號、3基本規(guī)定、4工程地質(zhì)勘察、5洞口及洞門、6支護和襯砌、7輔助工程措施、8地基處理、9防排水、10施工、11監(jiān)控量測，附錄A新近堆積黃土的判別、附錄B黃土地貌類型、附錄C黃土本規(guī)范由陳建勛、羅彥斌、陳麗俊、王傳武、李堯負責(zé)起草第1、2、6、7、11章和附錄A、B、C、D,由韋虎、張國慶負責(zé)起草第3章，由寧振民、陳建勛負責(zé)起草第4章，由王永剛、唐學(xué)軍負責(zé)起草第5章，由姜杰、宿鐘鳴負責(zé)起草第8章，由曹校勇、趙紅負責(zé)起草第9章，由田過勤、羅彥斌、楊建紅負責(zé)起草第10章。請各有關(guān)單位在執(zhí)行過程中，將發(fā)現(xiàn)的問題和意見，函告本規(guī)范日常管理組，聯(lián)系人：陳建勛(地址：陜西省西安市碑林區(qū)南二環(huán)路中段長安大學(xué)330信箱，郵編：710064;電話電子郵箱：chenjx1969@163.com),以便修訂時參考。陜西省交通規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司—1— 12術(shù)語和符號 2 2 43基本規(guī)定 64工程地質(zhì)勘察 4.1一般規(guī)定 4.2黃土分類 4.3隧道調(diào)查 4.4工程地質(zhì)調(diào)繪 4.5勘探與測試 4.6工程地質(zhì)評價 4.7圍巖分級 5.1一般規(guī)定 5.2洞口工程 5.3洞門工程 6.3|明洞襯砌 6.4復(fù)合式襯砌 7輔助工程措施 7.1一般規(guī)定 7.2圍巖穩(wěn)定措施 7.3富水段處理措施 8地基處理 8.1一般規(guī)定 8.2洞口地基 8.3洞身地基 408.4處理方法 41—2— 469.1一般規(guī)定 10.2洞口 10.4洞身開挖 11.1一般規(guī)定 附錄B黃土地貌類 本規(guī)范用詞用語說明 1總則1.0.1為指導(dǎo)和規(guī)范公路黃土隧道勘察、設(shè)計和施工，制定本規(guī)范。1.0.2本規(guī)范適用于新建和改擴建公路黃土隧道勘察、設(shè)計和施工。1.0.3公路黃土隧道建設(shè)應(yīng)結(jié)合黃土的特點，因地制宜，遵循安全耐久、經(jīng)濟合理、技術(shù)先進、低碳節(jié)能的原則。1.0.4公路黃土隧道勘察、設(shè)計和施工應(yīng)貫徹國家有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟政策，積極穩(wěn)妥地采用新技術(shù)、新材料、新設(shè)備和新工藝。1.0.5公路黃土隧道勘察、設(shè)計和施工應(yīng)加強環(huán)境保護。1.0.6公路黃土隧道勘察、設(shè)計和施工除應(yīng)符合本規(guī)范的規(guī)定外，尚應(yīng)符合國家和行業(yè)現(xiàn)行有關(guān)強制性標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。條文說明本規(guī)范僅結(jié)合黃土特點，規(guī)定了公路黃土隧道建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)要點，故除執(zhí)行本規(guī)范外，隧道勘察、設(shè)計和施工還需符合國家和公路行業(yè)現(xiàn)行的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)要求。2.1.1公路黃土隧道highwaytunnelsinloess第四紀以來在干旱、半干旱氣候條件下沉積的，以黃色粉土顆粒為主，質(zhì)地均一，(1)顏色為淡黃、灰黃、黃褐、棕褐或棕紅色。(2)顆粒組成以粉粒(0.005～0.075mm)為主，一般不含粗顆粒，富含碳酸鈣，(3)具多孔性，一般肉眼可見大孔隙、蟲孔等?？紫侗纫话銥?.7～1.2。(4)土質(zhì)均勻、無層理，有堆積間斷的剝蝕面和埋藏的古土壤層。(5)具垂直節(jié)理，邊坡在天然狀態(tài)下能保持直立。(6)表層多具濕陷性，易產(chǎn)生潛蝕形成陷穴或落水洞。具有上述大部分特征，含層理、顆粒組成比較復(fù)雜(含礫石、砂等)的土，為黃土2.1.3新近堆積黃土recentlydepositedloess沉積年代短，具高壓縮性，承載力低，均勻性差，在50～150kPa壓力下變形較大的全新世(Q2)黃土。2.1.4新黃土(Q?、Q?)newloess2.1.5老黃土(Q?、Q?)oldloess早更新世、中更新世期間沉積的黃土。2.1.6濕陷性黃土collapsibleloess在一定壓力下受水浸濕，土的結(jié)構(gòu)迅速破壞，并產(chǎn)生顯著附加下沉的黃土。2.1.7非濕陷性黃土noncollapsibleloess在一定壓力下受水浸濕，無顯著附加下沉的黃土。2.1.8自重濕陷性黃土loesscollapsibleunderoverburdenpressure在上覆土的飽和自重壓力作用下受水浸濕，產(chǎn)生顯著附加下沉的濕陷性黃土。2.1.9非自重濕陷性黃土loessnoncollapsibleunderoverburdenpressure在上覆土的飽和自重壓力作用下受水浸濕，不產(chǎn)生顯著附加下沉的濕陷性黃土。2.1.10濕陷變形collapsibledeformation濕陷性黃土或具有濕陷性的其他土(如欠壓實的素填土、雜填土等)在一定壓力作用下，下沉穩(wěn)定后，受水浸濕所產(chǎn)生的附加下沉。2.1.11濕陷系數(shù)coefficientofcollapsility下沉。2.1.12自重濕陷系數(shù)coefficientofcollapsilityunderoverburdenpressure單位厚度的環(huán)刀試樣，在上覆土的飽和自重壓力作用下，下沉穩(wěn)定后，浸水飽和產(chǎn)生的附加下沉。2.1.13黃土隧道地基loesstunnelfoundation黃土隧道仰拱(基底)下，承受隧道結(jié)構(gòu)作用力的地層。2.1.14黃土隧道地基濕陷量的計算值calculatedcollapseofloesstunnelfoundation對隧道地基不同埋深黃土采樣，通過室內(nèi)壓縮試驗測取其實際壓力下的濕陷系數(shù)，分層計算濕陷量的累計值。2.1.15黃土隧道地基濕陷等級collapsilitygradeofloesstunnelfoundation依據(jù)黃土的自重濕陷量和濕陷量劃分的濕陷性黃土隧道地基(場地)的級別。2.1.16鋼架噴網(wǎng)鎖腳錨桿(管)組合結(jié)構(gòu)steelrib,shotcrete,steelmesh,andfeet-lock鋼架、噴射混凝土、鋼筋網(wǎng)與鎖腳錨桿(管)聯(lián)合使用的隧道初期支護結(jié)構(gòu)。2.1.17鎖腳錨桿(管)feet-lockbolt(pipe)為減小隧道拱(墻)腳位移，在隧道拱(墻)腳位置斜向下打設(shè)，并與鋼架連接的2.1.18初期支護大拱腳largearchfootininitialsupport為防止隧道開挖后拱部沉降過大，對初期支護拱腳擴大，以加大受壓面積的輔助施2.1.20變形控制基準(zhǔn)deformation對隧道施工過程中位移等監(jiān)控量測項目設(shè)定的變形限H——隧道開挖高度；h——隧道基底下第i層土的厚度；h′——天然濕度和結(jié)構(gòu)土樣在浸水(飽和)作用下附加下沉穩(wěn)定后的高度；h?——加壓穩(wěn)定后的土樣在浸水(飽和)作用下附加下沉穩(wěn)定后的高度；8——隧道基底下第i層土的自重濕陷系數(shù)；3基本規(guī)定3.0.1公路黃土隧道工程地質(zhì)勘察應(yīng)按設(shè)計階段的要求，采用綜合勘察和綜合分析方法，查明工程建設(shè)場地的自然地理和地質(zhì)條件，提供資料完整、評價正確的工程地質(zhì)勘察報告。3.0.2公路黃土隧道應(yīng)選擇在穩(wěn)定的黃土地層中，避免穿越滑坡、崩塌、錯落、陷穴、泥流等嚴重不良地質(zhì)地段。必須通過時，應(yīng)采取切實可靠的工程技術(shù)措施。3.0.3公路黃土隧道洞身位置選擇應(yīng)遵循寧深勿淺、寧內(nèi)勿外的原則，選擇在埋深較大、頂面平整的塬、梁等地形凸起的地帶，不宜選擇在有封閉洼地的淺埋地段和靠近深切沖溝地段。條文說明對中心挖深大于30m的路塹，需進行路、隧方案比選。3.0.4公路黃土隧道洞身宜避免長距離穿越黃土與下伏基巖地層分界面(或不整合面),或其他含水層分界處。條文說明工程實踐表明，在黃土與古近系(E)、新近系(N)等下伏基巖地層的分界面(或不整合面)往往易集聚大量地下水，黃土含水率極高，甚至處于飽和狀態(tài)。隧道洞身長段落穿越該地層時，圍巖穩(wěn)定性差，修建難度極大，運營期隧道病害頻發(fā)。因此，公路黃土隧道洞身要求避免長距離穿越黃土與黏土、砂礫、卵石土等基巖的地層分界面(或不整合面)。3.0.5公路黃土隧道洞身通過濕陷性黃土地層時，應(yīng)對場地和地基進行濕陷性評價，選擇在濕陷性較小、濕陷性地層較薄及長度較短的段落通過。3.0.6公路黃土隧道軸線應(yīng)避免與長大干渠、輸水管道等近距離并行布設(shè)，宜遠離水庫、池塘等地表水豐富的地段。表3.0.7公路黃土隧道外側(cè)拱肩山體覆蓋層最小厚度t(m)圍巖級別圖示99V3.表中所列數(shù)值應(yīng)扣除表面風(fēng)化破碎層和坡積層厚度。4.表中所列數(shù)值適用于雙車道公路黃土隧道。及開挖寬度等因素綜合確定，宜取2.0~3.0倍開挖寬度。研究表明，公路黃土隧道左右洞凈距大于2.0倍開挖寬度時，左右洞的塑性區(qū)沒有貫通，后行洞開挖對先行洞影響較小。調(diào)研表明，山西、陜西地區(qū)以黏質(zhì)黃土為主，一般以1.5～2.5倍開挖寬度作為左右洞的控制間距；甘肅地區(qū)粉質(zhì)黃土分布較廣且濕陷性較大，一般以2.5~3.0倍開挖寬度作為左右洞的控制間距。部地段可采用小凈距隧道，左右洞凈距不宜小于1.0倍隧道開挖寬度。風(fēng)險大、造價高、工期長，且隧道襯砌易產(chǎn)生裂縫。調(diào)研結(jié)果表明，公路黃土隧道在運營期間，排水系統(tǒng)易產(chǎn)生鈣質(zhì)結(jié)晶，造成排水管3.0.13長隧道、特長隧道內(nèi)未設(shè)硬路肩或硬路肩寬度小于2.5m時，單洞兩車道公路黃土隧道應(yīng)設(shè)緊急停車帶，單洞三車道公路黃土隧道可不設(shè)緊急停車帶，但應(yīng)加強交《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTGB01—2014)第8.0.3條第4款中對緊急停車帶設(shè)置規(guī)定如下：“山嶺特長、長隧道內(nèi)不設(shè)硬路肩或硬路肩寬度條件差、加寬后施工風(fēng)險大、造價增加很高時，經(jīng)論證后單洞三車道隧道可不設(shè)置緊急黃土屬特殊性巖土，圍巖分級以V級為主，地質(zhì)條件差，施工工序繁雜，經(jīng)常交叉作業(yè)，且反復(fù)擾動圍巖，圍巖應(yīng)力釋放時間長，變形難以控制，設(shè)計、施工風(fēng)險大。此外，單洞三車道公路黃土隧道設(shè)置緊急停車帶造價較高。根據(jù)陜西黃延高速公路擴能工程雙洞六車道隧道緊急停車帶設(shè)計文件，隧道采用三層襯砌，初期支護采用HW200×200鋼架，鋼架間距0.5m,拱部采用L=8m自進式錨桿，超前支護采用φ50×4mm雙層超前小導(dǎo)管預(yù)支護，每延米建安費近20萬，一個緊急停車帶估算造價約1000萬元，與正洞相比工程費用增加約35%,故經(jīng)專家論證后該項目最終取消了緊急停車帶。調(diào)研結(jié)果表明，已建成的82km/60座三車道高速公路黃土隧道，包括滄榆高速公路神木至府谷段8座隧道、京昆高速公路平陽段8座隧道、王城高速公路2座隧道、蘭秦快速路忠和至水阜段4座隧道、國家高速公路北京至拉薩線西寧南繞城公路工程8座隧道、黃延高速公路擴能工程20座隧道、G30西寶改擴建工程8座隧道、鄭州至云臺山高速公路2座隧道，由于施工難度過大，大多未設(shè)置緊急停車帶。3.0.14公路黃土隧道穿越或臨近地表既有建(構(gòu))筑物時，應(yīng)分析隧道修建對其的公路黃土隧道施工時，土體擾動區(qū)域大，會產(chǎn)生地表沉降槽和施工地表裂縫，甚至產(chǎn)生坍塌，且坍塌前無明顯先兆，從而影響地表建(構(gòu))筑物安全。3.0.15公路黃土隧道應(yīng)貫徹動態(tài)設(shè)計和信息化施工的思想，制定地質(zhì)觀察、黃土顆粒分析、含水率實時測試和監(jiān)控量測總體方案，及時動態(tài)調(diào)整支護參數(shù)和施工方法。3.0.16公路黃土隧道宜采用機械化配套施工，應(yīng)遵循管超前、短進尺、強支護、早成環(huán)、嚴防水、勤量測的施工原則，并采取鎖拱腳、穩(wěn)定掌子面等措施控制圍巖變形。4工程地質(zhì)勘察4.1.1公路黃土隧道工程地質(zhì)勘察應(yīng)根據(jù)勘察設(shè)計階段的任務(wù)和目的，針對黃土隧道的特點，進行隧道調(diào)查、工程地質(zhì)調(diào)繪、勘探與測試及室內(nèi)試驗等工作，查明隧道工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件?？辈斐晒麘?yīng)齊全、準(zhǔn)確，滿足設(shè)計和施工要求。4.1.2公路黃土隧道勘察應(yīng)查明隧址區(qū)的地層結(jié)構(gòu)，確定隧道圍巖的工程地質(zhì)特征和巖土體的物理力學(xué)指標(biāo)。4.1.3公路黃土隧道勘察應(yīng)進行地下水調(diào)查、測試及動態(tài)分析，并評價地下水對隧道工程的影響。4.1.4公路黃土隧道應(yīng)進行圍巖分級、洞室和邊仰坡穩(wěn)定性評價、黃土濕陷性評價，以及滑坡、崩塌、泥流等不良地質(zhì)對隧道穩(wěn)定性的影響評價，并提出工程措施建議。4.1.5公路黃土隧道工程地質(zhì)勘察應(yīng)符合現(xiàn)行《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(JTGC20)的有關(guān)規(guī)定。4.2黃土分類4.2.1黃土地質(zhì)年代分類應(yīng)符合表4.2.1的規(guī)定。新近堆積黃土的判別應(yīng)符合本規(guī)范附錄A的有關(guān)規(guī)定。全新世Q?晚更新世Q?馬蘭黃土續(xù)表4.2.1中更新世Q4.2.2黃土液性指數(shù)分類應(yīng)符合表4.2.2的規(guī)定。軟塑4.2.3黃土含水率分類應(yīng)符合表4.2.3的規(guī)定。高含水率含水率w(%)條文說明大量研究表明，在地下水的作用下黃土地基易發(fā)生濕陷變形或增濕變形，黃土的含水率增加3%,就能明顯地改變其力學(xué)特性。黃土抗剪強度與含水率關(guān)系的研究表明，當(dāng)黃土含水率在10%～17%之間時，隨著含水率的增加，黏聚力和內(nèi)摩擦角下降幅度較??；當(dāng)黃土含水率在17%～25%之間時，隨著含水率的增加，黏聚力和內(nèi)摩擦角均顯著下降；當(dāng)黃土含水率不小于25%時，掌子面難以自穩(wěn)，需進行預(yù)加固；依據(jù)黃土抗剪強度與含水率關(guān)系，將黃土含水率劃分為低含水率、一般含水率、高含水率和極高含水率。黃土隧道圍巖自穩(wěn)能力和地基承載力與黃土含水率緊密相關(guān)，隧道施工過程中如黃土含水率發(fā)生顯著變化，需重新測定含水率，并據(jù)此及時修正圍巖分級、設(shè)計參數(shù)和施工方法。4.2.4黃土塑性指數(shù)分類應(yīng)符合表4.2.4的規(guī)定。塑性指數(shù)I條文說明基于19364組試驗資料，包括甘肅1166組，寧夏1318組，青海4949組，陜西7897組，山西2517組，河南607組，山東657組，內(nèi)蒙古36組，遼寧179組，黑龍江38組，繪制了液限、塑限、黏粒含量、粉粒含量、砂粒含量、黏聚力、內(nèi)摩擦角等與塑性指數(shù)間的散點圖。通過統(tǒng)計黃土中的黏粒、粉粒和砂粒等粒組含量與塑性指數(shù)間曲線在轉(zhuǎn)折點處的塑性指數(shù)值，同時參考黏聚力和內(nèi)摩擦角的變化，確定砂質(zhì)黃土與粉質(zhì)黃土的塑性指數(shù)界限值為6,粉質(zhì)黃土與黏質(zhì)黃土的塑性指數(shù)界限值為17。4.2.5黃土濕陷性分類應(yīng)符合表4.2.5的規(guī)定。濕陷系數(shù)δ4.3.1公路黃土隧道調(diào)查應(yīng)重點調(diào)查隧址區(qū)自然地理和地質(zhì)條件，選擇合理的洞身、4.3.2公路黃土隧道調(diào)查應(yīng)包括下列內(nèi)容：1氣候資料收集，包括氣溫、降雨量、積雪量、最大凍結(jié)深度等。2地形、地貌、植被分布、溝谷形態(tài)、水文3洞口、洞身附近的村鎮(zhèn)分布、人口密集程度以及有影響的建(構(gòu))筑物、自然或人工坑洞、水庫、池塘、長大干渠、輸水管道、地表農(nóng)作物、文物古跡、自然保護4影響洞口邊仰坡或洞身穩(wěn)定的地形和不良地質(zhì)條件，調(diào)查是否存在淺埋、偏壓、5施工便道設(shè)置條件、施工場地布置、進洞6棄渣場內(nèi)不良地質(zhì)、溝谷水文條件、周邊建(構(gòu))筑物、環(huán)境敏感點、棄渣便道、運距等。4.4.1公路黃土隧道工程地質(zhì)調(diào)繪前應(yīng)搜集區(qū)域地質(zhì)、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)資料，地區(qū)性黃土相關(guān)研究資料，遙感圖像及解譯資料，氣象、地震、環(huán)境地質(zhì)和地質(zhì)災(zāi)害資4.4.2公路黃土隧道遙感圖像解譯應(yīng)包括下列內(nèi)容：1黃土的分布范圍、地形地貌類型及特征，區(qū)分黃土的堆積、侵蝕、潛蝕及重力地貌等。黃土地貌類型的判別應(yīng)符合本規(guī)范附錄B的有關(guān)規(guī)定。2黃土滑坡、錯落、崩塌、泥流、地裂縫、陷穴等不良地質(zhì)的分布3地表水體的分布范圍及形態(tài)，地下水露頭及濕地范圍。4.4.3公路黃土隧道地質(zhì)調(diào)繪應(yīng)包括下列內(nèi)容：1黃土地貌的類型及特征。2黃土地層的分布、地質(zhì)年代及成因類型；黃土層序、厚度，土層顏色、結(jié)構(gòu)、物質(zhì)成分、包含物、密實度及潮濕程度等；與下伏巖層的接觸面形態(tài)及接觸面附近的賦水情況，下伏基巖的地層及風(fēng)化情況。3井、泉分布，地下水位埋深、季節(jié)變化幅度、升降趨勢及其與地表水體、灌溉情況和開采地下水強度的關(guān)系，并取代表性水樣進行侵蝕性分析；當(dāng)隧道范圍內(nèi)有水庫及其他地表水體時，應(yīng)查明其分布范圍及形態(tài)，評價其對隧道的影響，提出合理的工程措施建議。4不良地質(zhì)的分布范圍、性質(zhì)、規(guī)模、成因及發(fā)展趨勢，評價其對隧道的影響，并對隧道及輔助坑道洞口斜坡的穩(wěn)定性進行評價。5濕陷性黃土場地的分布范圍、厚度、濕陷類型及等級，評價其對隧道地基的影響。6隧道影響范圍內(nèi)的黃土陷穴、人為坑洞的分布及特征。7大氣降水的匯集、徑流對黃土地貌的剝蝕作用及其對山坡穩(wěn)定的影響；溝床變遷和地表水對谷坡的侵蝕情況。8既有建(構(gòu))筑物的現(xiàn)狀、變形情況及原因，既有不良地質(zhì)治理工程的方法及效果。4.4.4各階段工程地質(zhì)調(diào)繪比例尺宜符合表4.4.4的規(guī)定。階段劃分詳勘比例尺4.4.5調(diào)繪點密度、調(diào)繪寬度、成圖精度應(yīng)符合現(xiàn)行《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》4.5勘探與測試4.5.1公路黃土隧道的勘探方法宜以鉆探、挖探為主，原位測試和物探相結(jié)合的綜合勘探方法，并應(yīng)符合下列規(guī)定：1勘探點應(yīng)結(jié)合不同地貌單元布置，重點查明地層結(jié)構(gòu)、厚度及巖土特性，黃土與下伏基巖接觸界面的形態(tài)等。2勘探點間距應(yīng)結(jié)合隧址工程地質(zhì)條件復(fù)雜程度確定，短隧道不宜少于2個鉆孔，中隧道不宜少于3個鉆孔，長隧道及特長隧道的勘探點平均間距不宜大于500m;淺埋、巖土分界面、含水層(或飽和軟黃土)以及不良地質(zhì)等地段，勘探點間距應(yīng)加密；隧道3勘探孔應(yīng)布置在隧道結(jié)構(gòu)外側(cè)5～15m,孔深應(yīng)符合下列規(guī)定：1)洞口或淺埋段非自重濕陷性黃土場地的勘探深度應(yīng)鉆至隧道設(shè)計高程以下不小2)洞口或淺埋段自重濕陷性黃土場地，隴西、隴東、陜北、晉西地區(qū)勘探深度應(yīng)鉆至隧道設(shè)計高程以下不小于15m,其他地區(qū)不應(yīng)小于10m。3)洞身地段勘探深度應(yīng)鉆至隧道設(shè)計高程以下10m。4)用于評價黃土濕陷性的勘探孔深度應(yīng)大于隧道地基壓縮層深度，并應(yīng)有適量勘5勘探鉆孔宜結(jié)合孔深進行剪切波測試，必要時可進行電阻率測井，測井范圍應(yīng)從隧道拱頂以上3倍隧道開挖寬度處至勘探鉆孔孔底。4.5.2工程物探應(yīng)采用縱向和橫向布線，縱向勘探線可沿隧道軸線或外輪廓線布置，數(shù)量1～3條。隧道洞口應(yīng)布置橫向測線，洞身宜根據(jù)工程需要布置橫向測線。工程物探應(yīng)根據(jù)隧道地形、埋深、物性條件等選定物探方法和技術(shù)參數(shù)，物探解譯深度不宜小于隧道設(shè)計高程以下2倍隧道開挖寬度。4.5.3公路黃土隧道勘探孔應(yīng)根據(jù)工程需要和評價要求取原狀土樣進行物理力學(xué)指1隧道洞身及基底以下黃土層除進行常規(guī)壓縮和剪切試驗外，還應(yīng)進行黃土濕陷2對地下水位線較淺的隧道應(yīng)根據(jù)設(shè)計需3黃土物理力學(xué)指標(biāo)室內(nèi)試驗項目可按表4.5.3選用，試驗方法應(yīng)符合現(xiàn)行《公路4黃土物理力學(xué)指標(biāo)的分析和選定應(yīng)符合現(xiàn)行《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(JTG測試項目隧道洞口隧道洞身十天然含水率w(%)十十密度p(g/cm3)十十十十測試項目隧道洞口隧道洞身塑限wp(%)十十十十內(nèi)摩擦角φ(°)壓縮系數(shù)α(MPa-1)十十壓縮模量E(MPa)十十濕陷系數(shù)δ十4自重濕陷系數(shù)δ十+濕陷起始壓力P(kPa)十滲透系數(shù)k(cm/s)碳酸鈣含量(%)4.5.4公路黃土隧道地基承載力確定應(yīng)符合下列規(guī)定：1宜根據(jù)靜力觸探、旁壓試驗、載荷試驗等原位測試方法實測取得。2不具備原位測試條件時，可根據(jù)物理力學(xué)特性指標(biāo)及工程經(jīng)驗確定。4.6工程地質(zhì)評價4.6.1公路黃土隧道工程場地的評價，應(yīng)在綜合分析黃土的物理力學(xué)性質(zhì)、濕陷性特征、水文地質(zhì)條件、環(huán)境地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，針對工程特點進行。4.6.2公路黃土隧道應(yīng)對黃土濕陷性進行評價，并應(yīng)符合本規(guī)范附錄C的有關(guān)規(guī)定。4.6.3公路黃土隧道應(yīng)評價自然山坡形態(tài)、黃土地層結(jié)構(gòu)特征及其水文地質(zhì)條件，以及黃土陷穴、落水洞、滑坡、錯落等不良地質(zhì)對洞口山體穩(wěn)定性的影響。4.6.4公路黃土隧道應(yīng)評價新老黃土界面、土石界面的地下水賦存狀態(tài)及含水層或飽和黃土軟弱帶對工程的影響，預(yù)測施工中可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害，提出對應(yīng)的工程措施建議。4.6.5公路黃土隧道應(yīng)劃分隧道圍巖級別，預(yù)測隧道涌水量，提出洞口仰坡坡率及防護措施的建議。4.6.6公路黃土隧道工點資料應(yīng)結(jié)合工程的類型和規(guī)模，按地貌單元、地層時代、成因類型和結(jié)構(gòu)特征，分別進行濕陷性、物理力學(xué)指標(biāo)的匯總和統(tǒng)計分析。4.7圍巖分級4.7.1公路黃土隧道圍巖分級應(yīng)采用定性和定量相結(jié)合的方法綜合評判，應(yīng)按黃土形成時代、狀態(tài)、節(jié)理發(fā)育程度、含水率、圍巖剪切波波速及隧道開挖后的圍巖穩(wěn)定狀態(tài)等指標(biāo)，進行隧道基本圍巖分級劃分，并應(yīng)結(jié)合黃土塑性指數(shù)、隧道埋深等因素對隧道基本圍巖分級進行修正。4.7.2公路黃土隧道基本圍巖分級應(yīng)符合表4.7.2的規(guī)定。圍巖分級圍巖主要工程地質(zhì)特征圍巖剪切波波速圍巖開挖后堅硬為主；鈣質(zhì)含量高，局部成層，土質(zhì)致密；掉塊、坍塌；側(cè)硬塑為主；鈣質(zhì)結(jié)核零星分布，土質(zhì)較致密；V拱部和側(cè)壁易坍塌，處理不當(dāng)會出現(xiàn)大坍塌；淺埋時易出現(xiàn)地堅硬～硬塑；土質(zhì)較疏松；陷穴及節(jié)理不發(fā)育；V高含水率形；易出現(xiàn)地表沉降(陷)或塌圍巖分級是隧道工程設(shè)計和施工的基礎(chǔ)。巖石隧道采用圍巖堅硬程度和完整程度作為圍巖分級的基本指標(biāo)，顯然不適合于黃土物理力學(xué)性質(zhì)的描述。在長安大學(xué)《黃土隧道支護設(shè)計與關(guān)鍵施工技術(shù)研究》的研究中，采用定性特征和定量指標(biāo)相結(jié)合的綜合評判方法，結(jié)合黃土形成時代、狀態(tài)、節(jié)理發(fā)育程度、圍巖開挖后的穩(wěn)定狀態(tài)等定性指標(biāo)和圍巖剪切波波速定量指標(biāo)，明確了黃土圍巖分級指標(biāo)及獲取方法，并考慮隧道土質(zhì)特征、地下水及隧道埋深等因素進行修正，建立了黃土潮濕狀態(tài)定性描述與定量指標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系，提出了公路黃土隧道圍巖分級標(biāo)準(zhǔn)，形成了公路黃土隧道圍巖分級方法，建立了公路黃土隧道圍巖分級體系，如圖4-1所示。將黃土隧道圍巖分為IV?、IV?、V?、V?和V級共5個級別，具體分級指標(biāo)如下：(1)黃土形成時代：工程界常采用地層的形成時代對黃土進行分類，Q?和Q?屬于老黃土，Q?和Q?屬于新黃土，現(xiàn)行《公路隧道設(shè)計規(guī)范第一冊土建工程》(JTG3370.1)將Q?和Q?黃土分為IV級，Q?和Q?黃土分為V級。(2)黃土狀態(tài)：黃土狀態(tài)在土類劃分、土體狀態(tài)判別方面具有重要作用。液性指數(shù)I可以反映黏質(zhì)土的軟硬與干濕狀態(tài)，與天然含水率密切相關(guān)，現(xiàn)行《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(JTGC20)中規(guī)定了各狀態(tài)對應(yīng)的液性指數(shù)，依此將黃土狀態(tài)劃分為堅硬、硬塑、可塑、軟塑、流塑5個狀態(tài)。一般通過野外觀察得到黃土圍巖狀態(tài)的定性描述，使用天然含水率試驗、液塑限試驗得到黃土狀態(tài)的定量描述，黃土狀態(tài)定性描述與定量指塑性指數(shù)現(xiàn)行《公路隧道設(shè)計規(guī)范第一冊土建工程》(JTG3370.1)性標(biāo)量標(biāo)定指定指分級指標(biāo)修正指標(biāo)圖4-1,公路黃土隧道圍巖分級思路及分級指標(biāo)表4-1黃土狀態(tài)定性描述與定量指標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系堅硬(野外鑒定)捏成餅，邊上多裂口明顯濕痕，有土(液性指數(shù)I?)(3)黃土結(jié)構(gòu)和節(jié)理發(fā)育程度：鈣質(zhì)結(jié)核(俗稱“料姜石”或“姜結(jié)石”)是黃土中碳酸鹽存在的方式之一，其主要成分是碳酸鈣(CaCO?)。碳酸鈣在黃土中含量很大，約為10.75%～15.80%,對黃土強度的形成起很大的作用，其含量及賦存狀態(tài)，與黃土黃土的節(jié)理和裂隙屬于宏觀構(gòu)造，已超出孔隙的范疇，是黃土最普遍而特殊的性質(zhì)，與工程地質(zhì)問題密切相關(guān)，尤其是對于隧道工程建設(shè)有重要影響，同時黃土構(gòu)造節(jié)(4)含水率w:在反映黃土物理力學(xué)特性的參數(shù)中，含水率較易于獲取，且能夠有效(5)圍巖剪切波波速v,:剪切波速是一個重要的工程特性參數(shù)，可以反映原位土體的諸多物理和力學(xué)性質(zhì)，屬于綜合性指標(biāo)。圍巖剪切波波速不僅可以反映黃土的密度，而且可以反映黃土的含水率、孔隙比、塑性指數(shù)等，與黃土的物理力學(xué)指標(biāo)之間具有良《公路隧道設(shè)計規(guī)范第一冊土建工程》(JTG3370.1—2018)中采用縱波波速進行巖體完整程度計算輔助圍巖分級，這是由于自然界里大多數(shù)巖石可以看作彈性體，但對于土體，只有小應(yīng)變情況下才被視作彈性體。土體波速試測結(jié)果表明，土體中剪切波波速比較穩(wěn)定，基本上反映了土體骨架的彈性特征。因此，采用剪切波波速作為黃土隧(6)圍巖開挖后的穩(wěn)定性狀態(tài)：隧道圍巖穩(wěn)定性一般是指隧道開挖后的洞身穩(wěn)定性，是圍巖分級的重要指標(biāo)之一，一般采用圍巖的自穩(wěn)能力進行判斷。對于黃土隧道，通過工程實踐總結(jié)，發(fā)現(xiàn)IV級圍巖隧道開挖后拱部無支護時掉塊、坍塌，側(cè)壁有時失穩(wěn)；拱部和側(cè)壁易坍塌，處理不當(dāng)會出現(xiàn)大坍塌；V級圍巖隧道開挖后淺埋時易出現(xiàn)地表沉降(陷)或塌至地表；V級圍巖隧道開挖后極易坍塌、變形；易出現(xiàn)地表沉降(陷)或塌至地表。1當(dāng)黃土塑性指數(shù)Ip<6時，可降低1個亞級。2淺埋地段圍巖級別可降低1級或1個亞級。3一當(dāng)同時符合1和2款規(guī)定時，不應(yīng)簡單疊加，應(yīng)結(jié)合地質(zhì)條件綜合考慮。除經(jīng)勘探確認符合V級圍巖特征外，圍巖分級不宜直接降級到V級。1塑性指數(shù)代表塑性狀態(tài)的范圍，塑性指數(shù)越大說明黃土中的黏粒含量越高。同一時期的黃土堆積，塑性指數(shù)越大土質(zhì)越緊密；塑性指數(shù)越小，粉(砂)粒含量越高，土質(zhì)就越疏松。I<6為砂質(zhì)黃土，一般土質(zhì)疏松，隧道易產(chǎn)生塌方。建議當(dāng)黃土塑性指數(shù)I<6時，圍巖分級時降低1個亞級。2淺埋隧道的圍巖自承能力差，其圍巖穩(wěn)定性不如深埋隧道，建議在圍巖分級時降低1級或1個亞級。4.7.4公路黃土隧道深埋與淺埋分界可按表4.7.4確定。老黃土(Q、Q?)新黃土(Q?、Q?)條文說明隧道深淺埋分界是確定設(shè)計荷載的前提和基礎(chǔ)?！惰F路黃土隧道技術(shù)規(guī)范》(Q/CR9511—2014)通過理論推導(dǎo)得出深淺埋判定式，結(jié)合鄭西客運專線多座黃土隧道(黏性和砂性黃土為主)現(xiàn)場試驗所得土性參數(shù)進行計算得出臨界深度范圍。其規(guī)定鐵路黃土隧道的深淺埋分界應(yīng)根據(jù)黃土形成時代及隧道斷面尺寸確定，其中老黃土(Q?、Q?)隧道可取1.4(H?+B)～1.7(H+B),新黃土(Q?、Q?)隧道可取1.8(H+B)～2.1(H?+B),其中H,為隧道開挖高度，B為隧道開挖寬度。程中存在相互影響(即雙洞效應(yīng))。大量研究表明，雙洞效應(yīng)會在施工期間增大土體擾動范土隧道修建經(jīng)驗，結(jié)合黃土隧道建設(shè)過程中地表裂縫發(fā)育情況、黃土顆粒組成、濕陷敏感陷穴發(fā)育程度強，土體直立性一般)隧道深淺埋臨界深度一般取2.8(H+B)～3.2(H+B);隴東地區(qū)(以粉黏性黃土為主，屬自重濕陷敏感區(qū)，黃土陷穴發(fā)育程度中等，土體直立性好)隧道深淺埋臨界深度一般取2.5(H+B)～2.8(H+B)。通過總結(jié)陜西省多座黃土隧道修建經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)志丹以北(粉砂性黃土為主)兩車道隧道埋深小于60m時出現(xiàn)多次冒頂事故(預(yù)留核心土環(huán)形開挖法),故志丹以北粉砂性黃土兩車道隧道的深淺埋臨界深度為60m較為合理；發(fā)現(xiàn)志丹以南(黏性黃土為主)兩車道隧道埋深小于30m時出現(xiàn)多次冒頂事故(預(yù)留核心土環(huán)形開挖法),故志丹以南黏性黃土兩車道隧道的深淺埋臨界深度為30m較為合理。本規(guī)范在參考《鐵路黃土隧道技術(shù)規(guī)范》(Q/CR9511—2014)的基礎(chǔ)上，結(jié)合公路黃土隧道深埋與淺埋的分界特征，提出了公路黃土隧道深埋與淺埋臨界深度的范圍。4.7.5黃土隧道圍巖物理力學(xué)參數(shù)宜通過室內(nèi)或現(xiàn)場試驗獲??；無試驗數(shù)據(jù)時，可按本規(guī)范附錄D中表D選用。條文說明公路黃土隧道各級圍巖的物理力學(xué)參數(shù)一般需要通過室內(nèi)或現(xiàn)場試驗獲得。本規(guī)范通過對大量黃土隧道工程和相關(guān)文獻進行調(diào)研，結(jié)合國家和行業(yè)現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，總結(jié)得到表D中黃土隧道圍巖物理力學(xué)參數(shù)。5洞口及洞門5.1一般規(guī)定5.1.1公路黃土隧道洞口位置應(yīng)根據(jù)地形、地貌、黃土性質(zhì)、洞外相關(guān)工程、施工條件，以及環(huán)境保護和運營要求等因素綜合確定。5.1.2公路黃土隧道洞口設(shè)計宜遵循早進晚出、寧正勿斜、寧坡勿溝的原則，洞口應(yīng)避免大挖大刷。條文說明早進晚出是指隧道早進洞、晚出洞，旨在貫徹不破壞就是對環(huán)境最大的保護的設(shè)計理念；寧正勿斜是指隧道洞口線路盡量與等高線正交，使隧道正面進入山體；寧坡勿溝是指隧道洞口盡量選擇在穩(wěn)定的坡體部位，避免選擇在溝谷的中心或溝底低洼處。5.1.3公路黃土隧道洞口邊仰坡支擋防護應(yīng)根據(jù)黃土的工程特性、氣象條件、水文地質(zhì)條件及邊仰坡高度等因素綜合確定。5.1.4公路黃土隧道的洞口和洞門設(shè)計應(yīng)安全穩(wěn)定且與地形、自然環(huán)境相協(xié)調(diào)。5.2洞口工程5.2.1洞口位置的選擇應(yīng)符合下列規(guī)定：1洞口應(yīng)選擇在坡體穩(wěn)定，利于排水的位置。2洞口應(yīng)避免選擇在溝谷的中心或溝底低洼處。3洞口段軸線宜與地形等高線垂直或呈大角度相交，避免斜交進洞。4緩坡地段進洞時，應(yīng)結(jié)合淺埋段長度、邊仰坡高度、邊仰坡防護、排水、施工條件和占用耕地等因素，綜合分析確定洞口位置。2黃土地區(qū)沖溝附近多發(fā)育陷穴或坑洞，地層整體性、穩(wěn)定性差，洞口位置的選擇要避免設(shè)在沖溝附近，必須通過時要對洞口區(qū)域開展詳細調(diào)查，查明陷穴發(fā)育特征，4緩坡地段進洞時，由于黃土地層結(jié)構(gòu)特性、施工對地層的擾動影響，裂縫基本會由隧道拱頂貫通至地表，易坍塌冒頂，長距離緩坡路段需綜合分析，通過調(diào)整路線縱5.2.2應(yīng)降低洞口邊仰坡開挖高度，高度不宜大于20m。當(dāng)開挖高度大于20m時，5.2.3邊仰坡較高或位于高陡自然斜坡地段時，宜接長明洞工程；存在偏壓時，應(yīng)5.2.4新黃土邊仰坡可采用緩坡率的骨架防護、植被防護等形式，老黃土邊仰坡設(shè)置應(yīng)遵循多臺階、陡坡率、寬平臺、固坡腳的原則。邊仰坡形式宜采用直線形、上緩下5.2.5邊仰坡開挖高度及坡率，宜根據(jù)黃土地貌單元、時代成因、構(gòu)造節(jié)理、地下1邊仰坡高度每3～6m設(shè)一處平臺，平臺寬度宜為2～4m;當(dāng)邊仰坡高度大于20m時，可增設(shè)4～6m的寬平臺，并根據(jù)穩(wěn)定性計算確定。2Q?~Q?老黃土地層，邊坡坡率宜為1:0.5～1:0.75;Q?~Q?新黃土地層，邊坡坡率宜為1:0.75-1:1.25。5.2.6明洞洞頂回填土石表面應(yīng)鋪設(shè)不小于0.5m厚的黏土隔水層，并與邊坡搭接良大量通車運營的隧道在洞口段出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，因此要加強洞口段防排水措施。為防止洞頂?shù)乇韰R水的滲透，回填土表面需鋪設(shè)黏土隔水層?；靥钔僚c邊坡的搭接處往往是水流的良好通道，由于水流的滲透軟化作用，易產(chǎn)生回填土體的滑移，因此回填土與邊坡需搭接良好。在黏土隔水層上加鋪0.3m厚的耕植土，是為防止干旱季節(jié)黏土干裂，5.3洞門工程5.3.1洞門形式應(yīng)根據(jù)洞口地形、地貌、黃土性質(zhì)及環(huán)境要求綜合比選確定。洞口邊仰坡較高較陡時，宜采用端墻式或翼墻式洞門；洞口邊仰坡較緩、地形平順對稱、地層穩(wěn)定，可采用削竹式洞門。條文說明洞門形式的選擇要求結(jié)合洞口條件綜合比選確定，確保洞口邊仰坡穩(wěn)定、排水暢通、洞門結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定，降低運營風(fēng)險，實現(xiàn)與周圍環(huán)境的和諧統(tǒng)一。5.3.2端墻式或翼墻式洞門設(shè)計應(yīng)符合下列規(guī)定：1洞門端墻、翼墻應(yīng)按擋土墻結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，洞門結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足穩(wěn)定性要求。2洞門端墻兩側(cè)嵌入路塹邊坡深度不應(yīng)小于0.5m。3洞頂仰坡與洞頂回填頂面的交線至洞門端墻墻背的水平距離不宜小于1.5m;洞頂排水溝溝底至拱頂襯砌外緣的最小厚度不應(yīng)小于1.0m;洞門端墻墻頂應(yīng)高出墻背回填面0.8m以上。4洞門端墻、翼墻應(yīng)根據(jù)需要設(shè)置變形縫和泄水孔。5.3.3洞門端墻基礎(chǔ)應(yīng)符合下列規(guī)定：1基礎(chǔ)應(yīng)設(shè)置于穩(wěn)固的地基上，地基承載力應(yīng)通過計算確定，并不應(yīng)小于250kPa,埋入黃土地基深度不應(yīng)小于1.0m,基底高程應(yīng)在最大凍結(jié)深度以下不小于0.25m。2基礎(chǔ)位于濕陷性黃土地層時，應(yīng)根據(jù)黃土地基的濕陷等級、濕陷類型、濕陷層厚度、濕陷量和承載力等特征指標(biāo)，采取換填、擠密樁、旋噴樁等地基加固措施。條文說明當(dāng)洞門基礎(chǔ)或明洞地基位于濕陷性黃土地基時，需根據(jù)黃土地基的濕陷性指標(biāo)，結(jié)合場地及施工條件，一般采用擴大基礎(chǔ)、地基換填等措施；當(dāng)濕陷性黃土地基較厚時，多采用擠密樁、旋噴樁、樹根樁等復(fù)合地基措施消除濕陷性，提高地基承載力和穩(wěn)定性，按復(fù)合地基設(shè)計，具體參數(shù)需通過計算確定。5.3.4削竹式洞門設(shè)計應(yīng)符合下列規(guī)定：1洞門伸出設(shè)計回填坡面長度不應(yīng)小于0.8m,洞頂回填土厚度不宜小于1.0m。2洞門削竹面仰斜坡率不應(yīng)小于設(shè)計回填坡面坡率。3設(shè)計回填坡面宜按兩側(cè)自然山坡坡率回填，坡面應(yīng)植草覆蓋，并應(yīng)保證穩(wěn)定。6支護和襯砌b——洞頂可能沉降土柱寬度的一半(m),按式(6.2.3-2)計算：B——隧道開挖寬度(m);H——隧道開挖高度(m);γ——圍巖重度(kN/m3),可按本規(guī)范附錄D取值；c——黏聚力(kPa),可按本規(guī)范附錄D取值；λ——隧道上方巖土層中水平應(yīng)力與垂直應(yīng)力之比，太沙基根據(jù)試驗建議λ取1～1.5,一般取1;H——隧道埋深，即隧道頂部至地面的距離(m);φ——內(nèi)摩擦角(°),可按本規(guī)范附錄D取值。2水平側(cè)壓力可按式(6.2.3-3)和式(6.2.3-4)計算：式中：e?、e?——隧道拱頂與底部的水平側(cè)壓力(kN條文說明式(6.2.3-1)～式(6.2.3-4)為太沙基圍巖壓力計算公式，深埋黃土公路隧道均布荷載示意如圖6-1所示。太沙基(K.Terzaghi)圍巖壓力計算方法中，松散圍巖被視為具有一定黏聚力的松散介質(zhì)，假定隧道開挖后將引起洞頂圍巖沉降。通過計算發(fā)現(xiàn)，當(dāng)埋深大于一定臨界值時，豎向圍巖壓力趨于定值，其適用于計算深埋隧道。另外，由于使用太沙基計算方法可能出現(xiàn)負值，更適用于圍巖等級較差的圍巖。黃土的工程特性和深埋黃土隧道圍巖的破壞模式滿足上述要求，故太沙基圍巖壓力計算方法適用于計算深埋黃土隧道的圍巖此外，基于對吳子高速公路劉家坪2號、3號和5號隧道(兩車道隧道),神府高速公路墩梁隧道(三車道隧道),黃延高速公路擴能工程剪子岔2號隧道(三車道隧道),大西客運專線馬家莊隧道，以及鄭西客專函谷關(guān)隧道、張茅隧道與賀家莊隧道共34個監(jiān)測斷面的監(jiān)控量測數(shù)據(jù)，將現(xiàn)有隧道圍巖壓力計算方法[現(xiàn)行《公路隧道設(shè)計規(guī)范第一冊土建工程》(JTG3370.1)方法、現(xiàn)行《鐵路隧道設(shè)計規(guī)范》(TB10003)方法、現(xiàn)行《水工隧洞設(shè)計規(guī)范》(SL279)方法、太沙基方法、普氏方法、全土柱方法、比爾鮑曼方法、謝家然方法、綜合經(jīng)驗方法]的圍巖壓力計算值與實測值進行了對比分析，結(jié)果表明太沙基理論的垂直圍巖壓力計算值能夠包絡(luò)深埋黃土隧道垂直圍巖壓力實1垂直均布壓力可按式(6.2.4-1)計算：0——頂板土柱兩側(cè)摩擦角，可按現(xiàn)行《公路隧道設(shè)計規(guī)范第一冊土建工程》2水平側(cè)壓力可按式(6.2.4-2)和式(6.2.4-3)計算：條文說明式(6.2.4-1)為《公路隧道設(shè)計規(guī)范第一冊土建工程》(JTG3370.1—2018)式(D.0.2-11),即簡化后(巖土體黏聚力c=0)的謝家體圍巖壓力計算公式，淺埋黃土謝家然計算理論中，假設(shè)由于隧道支撐變形，導(dǎo)致拱部以上巖土體沉降，部分拱部以上圍巖重量由于巖土體抗剪和摩擦作用轉(zhuǎn)移至拱部兩側(cè)三棱體并帶動其沉降。謝家體計算方法適用普氏地層堅固系數(shù)小于或等于3的較軟地層，施工時可能發(fā)生拱部沉降并引起山體變形的淺埋隧道。黃土的工程特性和淺埋黃土隧道圍巖的破壞模式滿足上述要大量已有研究通過對比不同黃土隧道圍巖壓力計算值與黃土隧道圍巖壓力實測值，表明《公路隧道設(shè)計規(guī)范第一冊土建工程》(JTG3370.1—2018)式(D.0.2-11)6.2.5當(dāng)現(xiàn)場無法準(zhǔn)確測得黏聚力或內(nèi)摩擦角等參數(shù)時，公路黃土隧道垂直均布壓力可按式(6.2.5-1)計算，水平均布壓力可按式(6.2.5-2)計算：式中：S——圍巖級別，按4、5整數(shù)取值。式(6.2.5-1)和式(6.2.5-2)是對IV級圍巖、V級圍巖條件下，35個黃土隧道斷面圍巖壓力實測值回歸統(tǒng)計得到的經(jīng)驗公式。不適用于V級圍巖黃土隧道圍巖壓力的近年來，大量黃土隧道圍巖壓力現(xiàn)場實測結(jié)果表明，黃土隧道圍巖壓力實測值與各種已有計算理論或經(jīng)驗公式計算值總是存在較大差異。究其原因是：一方面，已有計算理論或經(jīng)驗公式大多是基于傳統(tǒng)礦山法隧道工程實踐提出的，以松弛荷載理論為基礎(chǔ)，認為隧道主要承受松動壓力，這是由當(dāng)時的技術(shù)水平和歷史局限性造成的；而目前隧道按新奧法原理設(shè)計與施工，以巖承理論為基礎(chǔ)，及時施作的初期支護有效地限制了圍巖變形，抑制了圍巖松動區(qū)的產(chǎn)生，圍巖變形作用在支護結(jié)構(gòu)上的壓力即為形變壓力，形變壓力與圍巖的位移和時間有密切關(guān)系，顯然形變壓力小于松動壓力。另一方面，目前隧道按新奧法設(shè)計與施工，隧道支護體系由超前預(yù)加固或預(yù)支護、初期支護和二次襯砌組成?，F(xiàn)場圍巖壓力測試過程中，土壓力盒是在隧道已施作超前預(yù)加固或預(yù)支護的情況下，在隧道開挖后埋設(shè)的，所以現(xiàn)場實測值只反映了初期支護承受的圍巖壓力，沒有包含超前預(yù)加固或預(yù)支護承擔(dān)的圍巖壓力，而事實是超前預(yù)加固或預(yù)支護對保證圍巖穩(wěn)定根據(jù)對實測圍巖壓力值的統(tǒng)計分析，結(jié)合實測圍巖壓力值和各種理論或經(jīng)驗公式圍巖壓力計算值的對比，發(fā)現(xiàn)指數(shù)函數(shù)能夠很好地擬合垂直圍巖壓力q(或水平圍巖壓力e)和隧道埋深H、開挖寬度B、開挖高度H的關(guān)系，其中IV級圍巖水平圍巖壓力實測值包絡(luò)度為84.2%;V級圍巖垂直圍巖壓力實測值的包絡(luò)度為89.2%,V級圍巖水平圍巖壓力實測值的包絡(luò)度為87.5%,如圖6-3和圖6-4x擬合垂直圍巖壓力q(kN/m2)Xq(kN/m2)0埋深(m)0埋深(m)×▲圖6-3垂直圍巖壓力與埋深關(guān)系圖6-4水平圍巖壓力與埋深關(guān)系值得注意的是，現(xiàn)場測試結(jié)果表明，黃土隧道垂直圍巖壓力現(xiàn)場實測值往往小于理論計算值(使用太沙基公式計算的深埋隧道圍巖壓力或謝家體公式計算的淺埋隧道圍巖壓力),而水平圍巖壓力現(xiàn)場實測值與理論計算值比較接近，甚至出現(xiàn)垂直圍巖壓力實測值小于水平圍巖壓力實測值的情況。究其原因，黃土隧道結(jié)構(gòu)采用超前支護(或預(yù)加固)、初期支護和二次襯砌組成的復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場測試時，壓力盒是在超前支護或預(yù)加固施作以后埋設(shè)的，因而現(xiàn)場測試只能測得作用在初期支護上的圍巖壓力，沒有測到被超前支護或預(yù)加固承擔(dān)的圍巖壓力。同時，由于超前支護或預(yù)加固主要在隧道拱部范圍設(shè)置，故垂直圍巖壓力實測值較小。6.2.6隧道產(chǎn)生偏壓時，作用于隧道襯砌上的偏壓力，應(yīng)按地形、地貌、黃土性質(zhì)及覆土厚度確定。6.2.7明洞回填荷載應(yīng)按設(shè)計回填參數(shù)確定，回填土物理力學(xué)指標(biāo)應(yīng)按實際回填料和設(shè)計要求取值。6.2.8可變荷載和偶然荷載應(yīng)按現(xiàn)行《公路隧道設(shè)計規(guī)范第一冊土建工程》(JTG3370/1)的有關(guān)規(guī)定計算。6.3明洞襯砌6.3.1明洞襯砌應(yīng)采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。6.3.2明洞的結(jié)構(gòu)類型應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)及施工條件等因素綜合確定。地形嚴重偏壓、邊坡過高的地段，可采用偏壓明洞結(jié)構(gòu)。6.3.3明洞基礎(chǔ)位于濕陷性黃土地基上時，應(yīng)根據(jù)黃土的濕陷等級、類型、地基濕陷性黃土的厚度及濕陷量等特征，采取消除黃土濕陷性的措施。6.4復(fù)合式襯砌6.4.1公路黃土隧道初期支護應(yīng)采用鋼架噴網(wǎng)鎖腳錨桿(管)組合結(jié)構(gòu)。條文說明20世紀80年代以前，黃土隧道按礦山法設(shè)計與施工，采用整體式襯砌(模筑混凝土襯砌及砌體襯砌)。20世紀80年代后期，新奧法在黃土隧道工程中得到推廣應(yīng)用，隧道采用復(fù)合式襯砌，其中初期支護采用噴射混凝土、系統(tǒng)錨桿、鋼筋網(wǎng)與鋼架聯(lián)合支護的結(jié)構(gòu)形式。工程實踐表明，黃土隧道中錨桿的拉拔力達不到設(shè)計的要求，其支護效果不顯著。2005年以來，長安大學(xué)聯(lián)合相關(guān)單位，針對黃土隧道支護理論、設(shè)計方法和施工技術(shù)等關(guān)鍵共性問題開展了系統(tǒng)研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)黃土隧道拱部系統(tǒng)錨桿受壓，支護作用不顯著;黃土隧道拱部沉降顯著大于凈空收斂，且拱部初期支護整體沉降比例較大。據(jù)此提出了黃土隧道取消系統(tǒng)錨桿，加強鋼架，增設(shè)鎖腳錨桿(管),以控制隧道拱部沉降，建立了鋼架、噴射混凝土、鋼筋網(wǎng)與鎖腳錨桿(管)聯(lián)合使用的黃土隧道初期支護結(jié)構(gòu)，黃土隧道襯砌結(jié)構(gòu)如圖6-5所示。近20年來，該成果在陜西省吳子高速公路32座黃土隧道、神府高速公路墩梁隧道得到成功應(yīng)用，推廣應(yīng)用于哈爾濱繞城公路天恒山隧道(軟可塑及軟亞黏土地層)、青蘭高速公路隧道、西安地鐵、蘭州地鐵，以及鄭西、寶蘭和大西鐵路客運專線等數(shù)十個國家重點建設(shè)項目的數(shù)百座黃土隧道，這些隧道建成通車以來，襯砌結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，運營效果良好，技術(shù)經(jīng)濟效益顯著。防水層6.4.2公路黃土隧道初期支護應(yīng)有足夠的剛度和強度，能夠承受隧道施工期間可能出現(xiàn)的全部荷載。6.4.3公路黃土隧道噴射混凝土強度等級不宜低于C25。6.4.4公路黃土隧道鎖腳錨桿(管)應(yīng)有足夠的強度和剛度，并應(yīng)與鋼架有效連接，鎖腳錨桿(管)長度宜為3～5m,直徑不宜小于25mm。6.4.5公路黃土隧道可采取設(shè)置初期支護大拱腳、縱向托梁、混凝土墊塊等控制拱腳沉降措施，必要時可設(shè)置臨時仰拱。6.4.6公路黃土隧道初期支護參數(shù)可采用工程類比確定，并宜通過計算分析進行驗算。當(dāng)無資料時，可按表6.4.6選用。在施工過程中，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)控量測信息對設(shè)計支護參數(shù)進行必要的調(diào)整。圍巖級別初期支護預(yù)留變形量(cm)噴射混凝土厚度(cm)型號或18或I22b或H175間距(m)鋼筋網(wǎng)直徑(mml88888888間距(cm)(管)直徑(mm)長度(m)3344角度鎖腳錨桿(管)應(yīng)斜向下打設(shè)，和水平方向夾角盡可能拱腳切線和水平方向的夾角拱墻厚度6.4.7公路黃土隧道二次襯砌應(yīng)滿足強度、剛度和耐久性要求，仰拱厚度不應(yīng)小于拱墻厚度。6.4.8公路黃土隧道二次襯砌宜采用模筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土強度等級不應(yīng)低6.4.9公路黃土隧道二次襯砌設(shè)計時應(yīng)明確先期施工仰拱，拱墻襯砌采用整體式模板臺車一次澆筑的施工方式。6.4.10公路黃土隧道二次襯砌應(yīng)按初期支護變形基本穩(wěn)定后施作進行設(shè)計，對于淺埋、偏壓、初期支護變形不收斂、有沉降控制要求等地段，宜加強初期支護。6.4.11公路黃土隧道二次襯砌設(shè)計參數(shù)可采用工程類比確定，并應(yīng)通過計算分析進行驗算。當(dāng)無資料時，可按表6.4.6選用。在施工過程中，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)控量測信息對設(shè)計支護參數(shù)進行必要的調(diào)整。6.4.12公路黃土隧道應(yīng)根據(jù)圍巖級別和隧道開挖寬度確定設(shè)計預(yù)留變形量，并結(jié)合施工監(jiān)控量測結(jié)果進行調(diào)整。6.4.13凈距小于2.0B的小凈距公路黃土隧道，應(yīng)對支護襯砌進行適當(dāng)加強；凈距小于1.0B的小凈距公路黃土隧道，應(yīng)對支護參數(shù)及施工開挖方案進行專項研究。6.4.14公路黃土隧道初期支護及二次襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形可采用荷載-結(jié)構(gòu)法分別計算，對結(jié)構(gòu)安全系數(shù)、變形和地基承載力進行驗算。_結(jié)構(gòu)抗裂有要求時，應(yīng)進行抗裂驗算。6.4.15公路黃土隧道初期支護結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算宜符合下列規(guī)定：1宜考慮施工過程中初期支護結(jié)構(gòu)形式、荷載和約束條件的變化，分階段建立初期支護結(jié)構(gòu)力學(xué)計算模型。2初期支護荷載可按本規(guī)范第6.2節(jié)推薦公式計算確定。3當(dāng)初期支護向圍巖變形時，應(yīng)考慮圍巖對初期支護的抗力作用。彈性抗力系數(shù)應(yīng)通過現(xiàn)場載荷試驗等方法測定，無實測資料時可按本規(guī)范附錄D選取。4仰拱施作前，初期支護宜按拱(墻)腳受彈性鏈桿支承的兩鉸拱結(jié)構(gòu)進行計算，且應(yīng)考慮鎖腳錨桿(管)對初期支護拱(墻)腳的約束作用。5仰拱施作后，可不考慮鎖腳錨桿(管)支護作用，初期支護可按無鉸拱結(jié)構(gòu)計算。條文說明本規(guī)范規(guī)定公路黃土隧道采用復(fù)合式襯砌，其中初期支護采用由鋼架、噴射混凝土、鋼筋網(wǎng)與鎖腳錨桿(管)組成的聯(lián)合支護結(jié)構(gòu)，如圖6-5b)所示。1公路黃土隧道采用臺階法等進行分部開挖和支護，施工過程中初期支護結(jié)構(gòu)形式、荷載及約束條件隨施工階段的不同均發(fā)生動態(tài)變化，有必要分階段建立初期支護結(jié)構(gòu)力學(xué)計算模型，計算分析施工過程中初期支護結(jié)構(gòu)安全性和拱腳穩(wěn)定性。2根據(jù)最不利工況的設(shè)計原則，仰拱施作后初期支護的荷載分擔(dān)比例可以假定二次襯砌施作時圍巖與初期支護已經(jīng)完全穩(wěn)定，二次襯砌不參與承載，僅作為安全儲備，作用在隧道結(jié)構(gòu)上的荷載全部由初期支護承擔(dān)。4黃土隧道仰拱施作前，初期支護墻腳沉降和收斂變形往往較為顯著。將初期支護視為墻腳受彈性鏈桿支承的兩鉸拱結(jié)構(gòu)較為符合實際，如圖6-6所示，K和K分別為初期支護拱(墻)腳處的水平支承剛度和豎向支承剛度。圖6-6仰拱施作前初期支護拱(墻)腳約束條件示意初期支護拱(墻)腳處的豎向支承剛度K由拱(墻)腳地基和鎖腳錨桿(管)共同提供，可以表示為：K,=Kg+K,K、K分別為拱(墻)腳地基和鎖腳錨桿(管)為初期支護拱(墻)腳提供的豎向支承剛度。K可以表示為：Kg=k,A,式中k,為拱(墻)腳處的地基反力系數(shù)；A為沿隧道縱向每延米初期支護拱(墻)腳與地基的接觸面積?，F(xiàn)場測試表明，施工過程中黃土隧道變形以拱部沉降為主，鎖腳錨桿(管)端部主要受到初期支護拱(墻)腳沉降變形過程中作用的豎向荷載V,據(jù)此建立黃土隧道鎖腳錨桿(管)的力學(xué)計算模型，如圖6-7所示。在豎向荷載V.作用下，鎖腳錨桿(管)受到周圍地層提供的橫向地基反力、端阻力和側(cè)阻力。利用彈性地基梁、摩擦樁和端承樁相關(guān)理論計算鎖腳錨桿(管)為初期支護拱(墻)腳提供的豎向支承剛圖6-7鎖腳錨桿(管)力學(xué)計算模型初期支護拱(墻)腳的水平支承剛度K需通過拱(墻)腳水平支承反力和水平位移5黃土隧道施作仰拱及仰拱回填后，初期支護墻腳已較為穩(wěn)固，此時將拱墻部位初期支護視為無鉸拱結(jié)構(gòu)(圖6-8),按整體一次性受力進行計算，且無須再考慮鎖腳錨桿(管)的支護作用。圖6-8仰拱施作后初期支護墻腳約束條件示意6.4.17公路黃土隧道二次襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算可按現(xiàn)行《公路隧道設(shè)計規(guī)范第一冊土建工程》(JTG3370.1)的有關(guān)規(guī)定計算，二次襯砌荷載可按本規(guī)范第6.2節(jié)推薦公式計算確定。根據(jù)最不利工況的設(shè)計原則，確定二次襯砌的荷載分擔(dān)比例，可以假定初期支護失效，退出工作，作用在隧道結(jié)構(gòu)上的荷載全部由二次襯砌承擔(dān)。7輔助工程措施7.1一般規(guī)定7.1.1應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)條件、隧道斷面、埋深和施工方法等，采取相應(yīng)的輔助工7.1.2公路黃土隧道通過淺埋段、嚴重偏壓段、自穩(wěn)性差或下穿建(構(gòu))筑物的地段時，根據(jù)地質(zhì)條件及開挖方法可采取超前管棚、超前小導(dǎo)管、超前玻璃纖維錨桿和掌7.1.3公路黃土隧道通過富水地段時，可采取井點降水、超前鉆孔排水、超前帷幕7.2.1公路黃土隧道洞口段、穿越埋深小于20m的溝谷地段、對地面沉降控制有較1一洞口段可采用壁厚6mm的φ108無縫鋼管，當(dāng)有建(構(gòu))筑物時也可采用φ159無縫鋼管，管棚長宜為20～40m。施作范圍宜為拱部120°,鋼管環(huán)向間距宜為350~2洞身段可采用壁厚6mm的φ89無縫鋼管，管棚長宜為10m。施作范圍宜為拱部3鋼管內(nèi)應(yīng)插入鋼筋籠或鋼筋束，并采用強度等級不低于M20的水泥砂漿填充。7.2.2公路黃土隧道開挖后掌子面不能自穩(wěn)地段、拱部易出現(xiàn)剝落或局部坍塌的地1施作范圍宜為拱部120°,外插角宜為10°~15°,宜采用壁厚為3.5mm的φ42或φ50無縫鋼管，管長宜為3.5m或4m,環(huán)向間距宜為400mm。2隧道位于砂粒含量較大的黃土地段時，可采用超前密排小導(dǎo)管，施作范圍宜為拱部150°,環(huán)向間距宜為200mm。7.2.3公路黃土隧道洞口段通過不良地質(zhì)地段時，應(yīng)依據(jù)地形、地質(zhì)條件采取抗滑樁、深層水泥土攪拌樁、高壓旋噴樁和洞外注漿加固等措施，洞內(nèi)可采取超前密排小導(dǎo)7.2.4公路黃土隧道掌子面易失穩(wěn)時，可采取噴射混凝土封閉掌子面、超前預(yù)注漿7.2.5公路黃土隧道采用大斷面或全斷面開挖時，可采用超前玻璃纖維錨桿加固掌子面前方圍巖，玻璃纖維錨桿循環(huán)長度宜為10～30m,搭接長度應(yīng)不少于6m。7.3.1公路黃土隧道通過富水地段時，應(yīng)遵循以排為主、適度堵水的原則，綜合確7.3.2位于地下水位以下的砂質(zhì)黃土、粉質(zhì)黃土隧道，出現(xiàn)流砂、流泥、涌水時，7.3.3公路黃土隧道可能出現(xiàn)流水或涌水的地段，可采取超前鉆孔排水或引排水管集中排放。7.3.4公路黃土隧道掌子面易發(fā)生突泥、流坍地段，可采取超前帷幕注漿堵水，并在高含水率黃土地段、掌子面易坍塌地段和初期支護變形異常地段，采取超前管棚措施支護后掌子面穩(wěn)定性改善效果不佳時，采取帷幕注漿措施對前方圍巖的預(yù)加固效果較好。帷幕注漿單循環(huán)施工長度25m,注漿范圍為開挖輪廓線外5～8m。注漿材料采用水泥-水玻璃雙漿液(體積比1:1)為主，普通水泥漿液(水灰比0.8～1)為輔。注漿效果評定采用P-Q-T曲線分析法和孔內(nèi)成像7.3.5極高含水率黃土地段、土體處于軟塑-流塑狀態(tài)地段、地下水匯集出現(xiàn)涌泥流1應(yīng)在掌子面或塌方體前方設(shè)置止?jié){墻，止?jié){墻厚度不宜小于2m,高度可根據(jù)隧2加固范圍較長時，應(yīng)分段分循環(huán)進行，一個注漿循環(huán)長度不宜大于30m。下一4注漿材料可選早強硫鋁酸鹽水泥單液漿、水泥-水玻璃雙液漿、水溶性聚氨酯等。5注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)以壓力為主要控制標(biāo)準(zhǔn)，注漿終壓宜為5～8MPa,現(xiàn)場根據(jù)實6注漿效果應(yīng)按注漿孔數(shù)量5%,且不宜少于3孔鉆孔檢查。7檢查標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)為檢查孔不坍孔、不涌泥，檢查孔出水量小于0.2L/m·min。調(diào)研結(jié)果表明，目前陜西省有兩座石質(zhì)隧道斷層破碎發(fā)生了塌方冒頂伴隨涌泥，這四座隧道均采用高壓鉆注一體機實施高壓劈裂注漿加固，處理的地段長10~30m,較好地解決了注漿鉆孔不能成孔和普通注漿水泥漿液不能進入飽和黃土的問題，工程實際效果較好。7.3.6在砂粒含量較大或極高含水率地段，公路黃土隧道埋深較淺且可能出現(xiàn)滲水、1應(yīng)配備排漿溝及泥漿池，施工中應(yīng)將廢棄的漿液導(dǎo)入或排入泥漿池，沉淀凝結(jié)2施工前應(yīng)通過成樁試驗性施工確定水泥漿濃度、噴漿量、噴漿壓力、噴漿提升速度等施工工藝參數(shù)，試樁數(shù)量不得少于5根。3宜使用低壓鉆至預(yù)定深度，鉆孔傾斜度不應(yīng)大于1%。4應(yīng)在鉆孔結(jié)束后開始橫向噴射，從鉆頭側(cè)面噴射出高壓漿液與壓縮空氣，氣流壓力(風(fēng)壓)宜為0.7～0.9MPa。5旋噴時應(yīng)邊噴射高壓漿液與壓縮空氣，邊旋轉(zhuǎn)提升，噴射壓力宜為25~40MPa,提升速度宜為0.1～0.2m/min,旋轉(zhuǎn)速度宜為10～20r/min,漿液流量宜為628d齡期后，可采用鉆芯取樣的方法檢測旋噴樁的強度和長度，檢測點數(shù)量不應(yīng)少于3處。7.3.7在砂粒含量較大或極高含水率地段，公路黃土隧道埋深較深且可能出現(xiàn)流水、1超前加固范圍應(yīng)結(jié)合地質(zhì)條件和水文條件等因素確定，加固范圍較大時，應(yīng)分段分循環(huán)進行，一個循環(huán)長度宜為15m。2樁徑宜為0.6m,樁間凈距宜為0.4m,外插角宜為3°~5°。3超前水平旋噴樁可內(nèi)插φ89鋼管加固，鋼管環(huán)向間距宜為1.0m,長度宜為15m,4注漿參數(shù)應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場試驗確定，注漿材料宜選用強度等級42.5的普通硅酸鹽水泥，水灰比宜為0.8～1.2,并摻入適量速凝劑，也可摻入適量膨潤土。5成樁強度宜為5.0～8.0MPa。8地基處理8.1一般規(guī)定公路黃土隧道地基承載力不足會誘發(fā)隧道拱(墻)腳沉降。隧道施工期間易發(fā)生變形侵限，甚至造成塌方；隧道運營期間，易發(fā)生襯砌開裂、掉塊，甚至垮塌，路面開8.1.2應(yīng)根據(jù)黃土特性、施工條件、施工效果、材料來源、處置位置及環(huán)境等因素8.1.3公路黃土隧道地基處理嚴禁直接采用鹽漬土、膨脹土、凍土、有機質(zhì)土等不8.1.5公路黃土隧道地基符合下列條件之一時，宜采取地表封閉隔水、洞內(nèi)加強排2Ⅱ、Ⅲ級自重濕陷性場地，在降雨與灌溉水源條件下，自然排水順暢，且無集當(dāng)黃土含水率高或被水浸泡會引起黃土結(jié)構(gòu)破壞，造成黃土地基濕陷和承載力不在干旱、半干旱地區(qū)，當(dāng)無集中入滲通道時，大氣降雨及地表灌溉入滲作用下地基土濕度遠小于飽和濕度，即使隧底下分布濕陷性黃土層，也不會發(fā)生浸水飽和濕陷變形，只是一種增濕變形，增濕引起的地基變形量較少，能夠滿足隧道工后沉降控制的要求。8.1.6公路黃土隧道地基符合下列條件之一時，均可按一般土質(zhì)進行處理：1地基濕陷量的計算值小于或等于50mm。2在非自重濕陷性黃土場地，地基內(nèi)各土層的濕陷起始壓力值，均大于其附加應(yīng)力與上覆土體的飽和自重壓力之和。8.1.7采用樁基加固隧道地基時，宜在仰拱開挖前完成。8.1.8公路黃土隧道進行地基處理時，應(yīng)加強施工監(jiān)控量測。8.2洞口地基8.2.1公路黃土隧道洞口地基承載力應(yīng)通過計算確定，不宜小于250kPa,基礎(chǔ)底面壓力應(yīng)按現(xiàn)行《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GB50007)中基礎(chǔ)底面壓力公式計算確定。8.2.2公路黃土隧道明洞地基宜進行整體處治，處治寬度應(yīng)不小于明洞基底開挖寬度。當(dāng)開挖深度小于3m時，應(yīng)將相應(yīng)側(cè)處治寬度加寬1~2m。8.2.3公路黃土隧道洞口和明洞工程地基處理方法可按表8.2.3選取。地基處理深度(m)空洞、粉質(zhì)黃土、砂質(zhì)黃土等，飽和度不大于65%的濕陷性黃土高壓旋噴樁黏質(zhì)黃土(流塑、軟塑、可塑)、粉質(zhì)黃土、砂質(zhì)黃土、Q?與Q?黃土、地下水位以上的黃土、濕陷性黃土等，黃土含水率人工填土、空洞、粉質(zhì)黃土、砂質(zhì)黃土、Q?與Q?黃土等條文說明隧道洞門和明洞工程地基處理方法選擇時，需根據(jù)黃土地基濕陷性等級、濕陷類型、濕陷層厚度、濕陷量以及施工條件和材料來源等綜合考慮，確保經(jīng)濟合理，方案科學(xué)。換填墊層尺寸和厚度參照現(xiàn)行《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79)中換填墊層相關(guān)計算確定。8.3洞身地基8.3.1公路黃土隧道洞身地基承載力和濕陷變形不滿足設(shè)計要求時，應(yīng)進行地基處理，地基處理方法可按表8.3.1選取。地基處理深度(m)厚度0.5m以內(nèi)的濕陷性黃土地基，地下小于0.5空洞、粉質(zhì)黃土、砂質(zhì)黃土等，飽和度不大于65%的濕陷性黃土高壓旋噴樁黏質(zhì)黃土(流塑、軟塑、可塑)、粉質(zhì)黃土、砂質(zhì)黃土、Q?與Q?黃土、人工填土、空洞、粉質(zhì)黃土、砂質(zhì)黃土、Q?與Q?黃土等地下水位以上的黃土、濕陷性黃土等，黃土含水率人工填土、空洞、粉質(zhì)黃土、砂質(zhì)黃土、Q?與Q?黃土等條文說明根據(jù)隧底土質(zhì)情況、水文情況等，洞內(nèi)地基處理一般采取換填墊層、注漿、樁基法等措施。洞身地基處治時因振動對隧道安全有一定隱患，可能導(dǎo)致隧道結(jié)構(gòu)開裂或掉塊現(xiàn)象發(fā)生。因此，采用樁基方案處治時，需要采用無振動或減振的施工方法，以減少對隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響。換填墊層采用灰土等隔水性材料墊層，主要目的是隔水，防止地基土后期滲水軟化導(dǎo)致結(jié)構(gòu)病害。灰土擠密樁對土質(zhì)地基處治有較好的效果，但其施工中壓實樁孔內(nèi)灰土?xí)r，對圍巖擾動大，可能會影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；此外，灰土擠密樁施工設(shè)備高度較高，隧道洞內(nèi)施工空間不足，導(dǎo)致無法施工或施工效果差，因此建議通過現(xiàn)場試驗確定施工是否可行。8.3.2公路黃土隧道極高含水率或發(fā)生涌流水段落，可結(jié)合井點降水措施進行地基處理，并設(shè)置排水溝或滲水溝。條文說明黃土隧道洞身段采用降水固結(jié)法進行地基處理，根據(jù)土體的富水狀況、降水效果和處治要求等確定降水方案，通過現(xiàn)場試驗確定降水點位置和深度。井點降水一般采用洞內(nèi)井點降水和地表井點降水，根據(jù)隧道的地形、地質(zhì)、施工條件和現(xiàn)場試驗來確定降水措施。8.4處理方法8.4.1換填墊層處理黃土隧道地基時，應(yīng)符合下列規(guī)定：1采用灰土墊層換填時，石灰摻量應(yīng)通過現(xiàn)場試驗確定。試驗或工程經(jīng)驗缺乏時，宜按消石灰8%、磨細生石灰6%控制，灰土壓實度不應(yīng)小于97%。2換填墊層的地基承載力宜通過現(xiàn)場載荷試驗確定，并應(yīng)進行下臥層承載力的驗算。無試驗資料時，估算的石灰土墊層承載力特征值不宜超過250kPa。3換填開挖前應(yīng)完成鎖腳、臨時支撐等措施，每次換填開挖長度不宜大于3m。施工過程中，應(yīng)分層壓實并測定壓實度。4應(yīng)檢測墊層承載力，每個獨立工點或分項工程檢測點不應(yīng)少于3處，承載力應(yīng)滿足設(shè)計要求。5墊層承載力特征值應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場原位試驗結(jié)果確定。8.4.2鋼管樁處理黃土隧道地基時，應(yīng)符合下列規(guī)定：1加固范圍、樁徑、樁長應(yīng)結(jié)合黃土隧道基底承載力、土質(zhì)情況和現(xiàn)場施工條件等確定。2宜采用無縫鋼管，分段長度宜為3～6m,直徑宜為50～150mm,壁厚不應(yīng)小于4mm。鋼管裝卸、運輸、堆置時，應(yīng)避免沖擊、振動損失，并防止變形。3樁內(nèi)宜注水泥漿、水泥砂漿，也可采用強度等級不低于C20的混凝土灌注。4鋼管連接應(yīng)采用套管焊接的等強度連接方式，焊接完成后冷卻時間應(yīng)不少于5腐蝕性環(huán)境下，鋼管樁應(yīng)采取防腐處理。6宜采用梅花形、矩形布置。應(yīng)根據(jù)隧底土質(zhì)情況合理選擇沉樁工藝，宜采用旋轉(zhuǎn)成孔、靜壓等工藝，按先中間后兩邊的順序施工。7當(dāng)采用靜壓、錘壓等方式時，樁頭應(yīng)設(shè)置樁帽。靜壓沉樁宜將樁一次性壓到底；錘擊沉樁應(yīng)采取減震措施。條文說明2鋼管樁選材、直徑、壁厚等需符合設(shè)計要求，盡量減少鋼管的裝卸和運輸次數(shù)，尤其是大口徑鋼管，要注意鋼管兩端變形，必要時加裝防止變形設(shè)備。3鋼管內(nèi)充填水泥漿成樁時，一般通過現(xiàn)場試驗確定水泥漿的注漿壓力、漿液配比、凝結(jié)時間等。4鋼管連接通常采用套管焊接，不論哪種方式都需避免在接頭處形成強度薄弱區(qū)。鋼管接頭焊接通常采用二氧化碳氣體保護自動焊、半自動二氧化碳氣體保護焊及手工電弧焊等工藝。施工環(huán)境溫度低于0℃時，通常對焊口兩側(cè)各100mm范圍預(yù)熱后再進行焊接。5鋼管樁的腐蝕速率因其所處環(huán)境的不同而不同。處于水位以上時，單面腐蝕率0.05mm/年；處于水位以下時，單面腐蝕率0.03mm/年；處于水位波動區(qū)時，單面腐蝕7鋼管樁沉樁方式選用時要綜合考慮施工工期、安全等因素，遵循施工振動對隧道結(jié)構(gòu)無明顯影響的原則，一般采用對隧道結(jié)構(gòu)基本無影響的旋轉(zhuǎn)成孔、靜壓等方式。錘擊沉樁方式對隧道穩(wěn)定性影響較大，需通過模擬現(xiàn)場試驗或現(xiàn)場試驗分析成樁擾動對1加固范圍、樁徑、樁長應(yīng)根據(jù)黃土隧道對基底承載力、穩(wěn)定性和變形的要求，2宜結(jié)合土質(zhì)條件、樁體強度和樁徑等因素計算確定樁長、樁間距、注漿量，樁間距宜為平均樁徑的2～3倍。其布置形式宜采用正方形或三角形。3單管法、二重管法的高壓水泥漿漿液流壓力和三重管法的高壓水射流壓力應(yīng)大于20MPa,可根據(jù)成樁直徑、地質(zhì)條件選用不同的旋噴樁施工工藝。4單管法成孔直徑不宜大于500mm,二重管法成孔直徑不宜大于750mm,三重管法成孔直徑不宜大于900mm。5注漿材料為水泥漿時，水灰比宜為0.8～1.2,有特殊要求時，可添加外加劑或6噴射孔與高壓注漿泵的距離不宜大于50m,應(yīng)從下而上逐漸提升進行注漿，噴射管分段提升的搭接長度不應(yīng)小于100mm,樁位偏差不得大于50mm。7宜在樁頂設(shè)置200～300mm厚墊層，材料可采用灰土、水泥土等。8高壓噴射注漿時應(yīng)配置漿液自動計量裝置，出現(xiàn)壓力驟然下降、上升或冒漿異9一高壓噴射注漿完畢應(yīng)迅速拔出噴射管，必要時應(yīng)在原孔位采取冒漿回灌或二次4單管法、二重管法、三重管法是旋噴樁的基本施工工藝，在不同的地質(zhì)條件下，各種工藝成樁直徑區(qū)間較大，在同一種土體中成樁直徑也差別較大，需要根據(jù)設(shè)計要求5水泥漿液的水灰比越小，旋噴注漿處理地基的承載力越高。施工中因注漿設(shè)備的原因，水灰比太小時，噴射有困難，故水灰比取0.8～1.2,生產(chǎn)實踐中常用0.9。8.4.4注漿處理黃土隧道地基時，應(yīng)符合下列規(guī)定：1注漿范圍、孔距、孔深應(yīng)根據(jù)隧底土質(zhì)特性、病害情況、水文地質(zhì)、施工條件2注漿孔宜采用梅花形布置，間距宜為1.0～2.0m;注漿管宜采用鋼管或硬質(zhì)塑3注漿水泥宜選用強度等級42.5的普通硅酸鹽水泥，可適量摻入粉煤灰，摻入量不宜大于30%,特殊地質(zhì)條件也可采用化學(xué)漿液。4注漿壓力應(yīng)根據(jù)隧底地層特性及注漿工藝確定，可采用1～2MPa。處理隧底空5注漿施工前應(yīng)進行現(xiàn)場試驗性施工，確定施工6應(yīng)通過現(xiàn)場試驗確定注漿的有效范圍和注7注漿壓力逐步上升，達到設(shè)計終壓且吸漿率小于5～10L/min時，繼續(xù)注漿10~8采用混凝土(片石)回填、吹砂等方法處治隧底空洞時，應(yīng)先充填后注漿。條文說明3因水泥漿材的結(jié)石體強度高、造價低、材料來源豐富、漿液配置方便，采空區(qū)地基加固處理時注漿材料一般為純水泥漿。粉煤灰顆粒比水泥細，摻入適量的粉煤灰有助于保持漿體的懸浮狀態(tài)，避免發(fā)生離析，并通過減少沉積來改善可泵性和可灌性。同時，由于粉煤灰具有火山灰活性并含有一定量的水溶性硫酸鹽，有助于增加膠結(jié)性和水泥的抗硫酸鹽性。工程實踐中，一般根據(jù)實際情況在水泥漿液中摻入砂、黏性土、粉煤9注漿過程中如果出現(xiàn)影響隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的問題時，一般采取降低注漿壓力或8.4.5灰土擠密樁處理黃土隧道地基時，應(yīng)符合1加固范圍、樁徑、樁長應(yīng)結(jié)合黃土隧道基底承載力、土質(zhì)情況和現(xiàn)場施工條件2成樁時應(yīng)選用對隧道結(jié)構(gòu)影響小的工藝，宜選用機械成孔法、螺旋鉆法、洛陽3宜從隧道兩墻腳向中間隔孔進行成樁，必要時可縱4樁徑宜為300～600mm,樁距可為2～3倍樁徑，按等邊三角形布置，墻腳適當(dāng)加密。5處理深度小于或等于12m時，宜采用擠土擠密成孔，擠密孔直徑宜為350~450mm;處理深度大于12m時，可采用擠土擠密成孔，也可采用預(yù)鉆孔。預(yù)鉆孔直徑宜為300～600mm,擠密后成樁直徑宜為450～800mm。6灰土擠密樁中消石灰與土的體積