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铁路隧道设计规范相关规定
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
新围岩级
别(级)
围岩主要工程地质条件
围岩开挖后的稳定状态(单线)
主要工程地质特征
结构特征和完整
状态
Ⅰ
硬质岩石(饱和极限抗压强度Rc>60MPa)受地质构造影响轻微,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
Ⅱ
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
Ⅲ
硬质岩石(Rc>30MPa)受地质构造影响较重,节理发育,有层状软弱面(或夹层),但其产状及组
呈块(石)碎(石)状
拱部无支护时可产
生小坍塌,侧壁基
Ⅲ
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
镶嵌结构
本稳定,爆破震动
过大易坍塌
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。
呈大块状,砌体
结构
Ⅳ
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
软质岩石(Rc≈15-30MPa>:
受地质构造影响严重,节理发育。
呈块(石)碎
(石)状,镶嵌结构
Ⅴ
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,侧壁经常小坍塌,浅埋时易出现地表下沉(陷)或坍塌至地表
土体:
一般第四系坚硬、硬塑粘性土,稍密及以上、稍湿至潮湿的一般碎、卵石土、圆砾土、角砾土、粉土及黄土(Q3、Q4)
非黏性土呈松散结构,黏性土及黄土呈松散结构
Ⅵ
岩体:
受构造影响严重呈碎石、角砾及粉末、泥土状的断层带
黏性土呈蠕动的松软结构,砂性土呈潮湿松散结构。
围岩极易坍塌变
形,有水时土、砂常与水一齐涌出,浅埋时易坍塌至地表。
土体:
软缓状黏性土、饱和的粉土、砂类土等
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
岩石类别
单轴饱和抗压强度Rc(MPa)
代表性岩石
硬质岩
极硬岩
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。
硬岩
30 弱风化的极硬岩;未风化或微风化的熔结凝灰岩、大理岩、板岩、白云岩、灰岩、钙质胶结的砂岩、结晶颗粒较粗的岩浆岩等。 软质岩 较软岩 15 弱风化的极硬岩;若风化的硬岩;未风化或微风化的云母片岩、千枚岩、砂质泥岩、钙泥质胶结的粉砂岩和砾岩、泥灰岩、泥岩、凝灰岩等。 软岩 5 强风化的极硬岩;若风化志强风化的硬岩;弱风化的较软岩和未风化或微风化的泥质岩类;泥岩、煤、泥质胶结的砂岩和砾岩等。 极软岩 Rc≤5 全风化的各类岩石和成岩作用差的岩石。 A.1.3岩体完整程度可按表A.1.3划分 完整程度 结构面特征 结构类型 岩体完整性指数 完整 结构面1-2组,以构造型节理或层面为主,封闭型。 巨块状整体结构 Kv>0.75 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。 块状结构 0.75≥Kv>0.5 较破碎 结构面一般为3组,以节理及风化裂隙为主,在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。 层状结构,块石、 碎石状结构 0.5≥Kv>0.35 破碎 结构面大于3组,多以风化型裂隙为主,在断层附近受构造影响大,裂隙以微张型和张开型为主,多有充填物。 碎石角砾状结构 0.35≥Kv>0.15 极破碎 结构面杂乱无序,在断层附近受断层作用影响大,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 级别 岩体特征 土体特征 围岩弹性纵波速度(km/s) Ⅰ 极硬岩,岩体完整 -- >4.5 Ⅱ 极硬岩,岩体较完整;硬岩,岩体完整。 -- 3.5- 4.5 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,岩体完整。 -- 2.5- 4.0 Ⅳ 极硬岩,岩体破碎;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,岩体较完整或破碎;软岩,岩体完整或较完整。 具压密或成岩作用的黏性土、 粉土及砂类土,一般钙质、铁质胶结的粗角砾土、粗园砾土、碎石土、卵石土、大块石土、黄土(Q1、Q2) 1.5- 3.0 Ⅴ 软岩,岩体破碎至极破碎;全部 一般`第四系坚硬、硬塑黏性土, 1.0- 极软岩及全部极破碎岩(包括受 构造影响严重的破碎带) 稍密及以上、稍湿、潮湿的碎(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) 2.0 Ⅵ 受构造影响很严重呈碎石、角砾 及粉末、泥土状的断层带 软塑状黏性土、饱和的粉土、 砂类土等。 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 状态 渗水量(L/min.10m) Ⅰ 干燥或湿润 <10 Ⅱ 偶有渗水 10-25 Ⅲ 经常渗水 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 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ — Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅳ Ⅴ Ⅵ — Ⅲ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 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 Ⅲ Ⅳ Ⅴ 单线隧道 5-7 10-14 18-25 双线隧道 8-10 15-20 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: m 线别 围岩类别 示意图 Ⅲ Ⅳ石 Ⅳ土 Ⅴ 1: 0.75 双线 7 * * * 1: 1 双线 7 * * * 1: m 1: 1.25 双线 * * 18 1: mt 1: 1.5 双线 7 11 16 30 1: 2 双线 * 10 14 25 1: 2.5 双线 * * 13 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: m 线别 围岩类别 示意图 Ⅲ Ⅳ石 Ⅳ土 Ⅴ 1: 0.75 双线 3 * * * 1: mt 1: 1 双线 3 8 * * 1: 1.25 双线 * * 10 1: 1.5 双线 3 7 9 20 1: 2 双线 * 6 8 17 1: 2.5 双线 * * 7 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于 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 单线隧道 双线隧道 Ⅱ — 10-30 Ⅲ 10-30 30-50 Ⅳ 30-50 50-80 Ⅴ 50-80 80-120 Ⅵ 由设计确定 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 类别 初期支护 二次衬砌厚度(cm) 喷砼厚度(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 — 局部设置 2-2.5 1.5 — — 30 — Ⅲ 8-10 — 拱墙 2-2.5 1.2-1.5 必要时设置 — 35 45 @25×25 Ⅳ 15-22 15-22 拱墙 2.5-3 1-1.2 拱墙仰拱@ 必要时 40 45 25×25 设置 Ⅴ 20-25 20-25 拱墙 3-3.5 0.8-1 拱墙仰拱@ 拱墙仰 45 45 20×20 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限制时,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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