DB45_T 2125-2020岩溶区公路隧道技术规范.pdf

ICS 93.080.01 P 66 DB45 广西壮族自治区地方标准 DB 45/T 21252020 岩溶区公路隧道技术规范 Technical specification for highway tunnels in karst region 2020-07-10 发布 2020-07-30 实施 广西壮族自治区市场监督管理局 发 布 DB45/T 21252020 I 目 次 前 言.II 引 言.III 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 基本规定.2 5 勘察.2 6 总体设计.10 7 结构设计.12 8 岩溶处治.14 9 防水与排水.17 10 信息化设计与施工.19 附录 A（资料性附录）岩溶地貌.22 附录 B（规范性附录）岩溶影响修正系数 K0.23 附录 C（资料性附录）深埋围岩松散压力.24 附录 D（资料性附录）岩溶填充物浅埋荷载.25 附录 E（资料性附录）溶洞落石冲击荷载.28 参 考 文 献.29 DB45/T 21252020II 前 言本标准按照GB/T 1.12009给出的规则起草。本标准由广西壮族自治区交通运输厅提出并宣贯。本标准由广西交通运输标准化技术委员会归口。本标准起草单位：广西交通设计集团有限公司。本标准主要起草人：唐国军、周祥、邓胜强、林增海、米德才、李敦仁、熊劲松、孙振海、叶琼瑶、温庆珍、徐龙旺、李洋溢、陈人豪、孙朋雷、陈梅、吴庆全、吴秋军、宋伟。DB45/T 21252020 III 引 言 广西广泛分布岩溶区，公路隧道岩溶不良地质灾害的预防及处治需求较为紧迫，基于广西公路隧道的建设及科研经验，制定了本标准。各单位和个人在执行本规范过程中有何意见或建议，请与广西交通设计集团有限公司联系，以便下次修订时参考，联系人：周祥（地址：南宁市青秀区民族大道153号交通设计大厦，邮政编码：530029，电子邮箱：）。DB45/T 21252020 1 岩溶区公路隧道技术规范 1 范围 本标准规定了岩溶区公路隧道技术的术语和定义、基本规定、勘察、总体设计、结构设计、岩溶处治、防水与排水、信息化设计与施工。本标准适用于广西壮族自治区境内处在岩溶地质条件下采用钻爆法施工的山岭隧道、市政隧道，其他地区可参照本标准。2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。JTG 3370.12018 公路隧道设计规范 第一册 土建工程 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。3.1 充水含水层 water-filling aquifer 其赋存的地下水能进入隧道或矿井的含水层，包括直接充水含水层和间接充水含水层。3.2 直接充水含水层 direct water-filling aquifer 隧道或矿山开挖施工范围内的含水层，其地下水通过充水通道直接进入隧道或矿井。3.3 间接充水含水层 indirect water-filling aquifer 隧道或矿山开挖施工范围外的含水层，其地下水通过补给直接充水含水层，再向隧道或矿井充水。3.4 侵蚀基准面 erosion basis 也称侵蚀基面，是河流垂直下切侵蚀的界限，是影响某一河段或全河发育的顶托基面。在这个面上侵蚀停止或侵蚀与堆积达到平衡。3.5 隐伏溶洞 concealed karst cave 对隧道施工及运营安全产生影响，但施工过程中未被揭露的溶洞。DB45/T 21252020 2 3.6 排水隧道 drainage tunnel 为满足排水、泄洪、降低地下水位要求而设置的隧道。3.7 释能降压 energy releasing and pressure reducing 通过提前排泄、引流等工程措施降低富水岩溶区填充物的重力势能及水压力的方法。3.8 探孔 drill hole 为验证岩溶区隧道超前地质预报结果，探测隐伏溶洞、突涌水风险区及验证持力层厚度而在施工期间进行的钻孔。3.9 抗水压复合式衬砌 antihydropressure composite lining 岩溶高水压区，采用多种综合措施，利用围岩、初期支护、二次衬砌共同抵抗水压的复合式衬砌。4 基本规定 4.1 岩溶区隧道的勘察、设计、施工应相互协调，互相反馈信息，体现动态设计及信息化施工的思想。4.2 岩溶区隧道主体结构的设计应与附属设施设计相互协调、综合设计。4.3 岩溶区隧道设计、施工应贯彻国家有关技术经济政策，积极稳妥地推广新技术、新材料、新设备、新工艺。4.4 隧道建设方案应重视隧道施工及运营对地下水环境的影响，选择可避免或减少对生态环境影响的工程方案。5 勘察 5.1 一般规定 5.1.1 隧道勘察阶段宜与工程设计阶段相对应，特长隧道、控制路线方案的长隧道、水下隧道以及水文地质、工程地质条件复杂的隧道，其勘察可不受设计阶段限制，并宜适当超前工作。工程地质条件简单的隧道，其勘察阶段可适当简化。5.1.2 隧道勘察应着重于初步勘察，并应充分利用已有资料，重视走访调查。5.1.3 工程地质、水文地质条件复杂，施工地质灾害频发的岩溶隧道应进行施工勘察。5.1.4 岩溶水文地质条件复杂或隧道建设可能造成周边水环境重大变化时，应进行岩溶水文专项勘察。5.1.5 隧道场地勘察应遵循地质调查分析由面到点、勘察工作量由疏到密的原则，针对隧道场地条件，宜采用地质调查与测绘、物探、钻探、测试等综合方法进行。5.1.6 水文地质计算参数应在综合分析水文地质调绘、勘探试验成果资料的基础上确定，勘察成果的编制应按试验资料、综合图件、工程地质及水文地质勘察报告进行。5.2 勘察等级 5.2.1 公路隧道可按其长度划分为四类，划分标准应符合表 1 的规定。DB45/T 21252020 3 表1 公路隧道按长度分类 分类 特长隧道（m）长隧道（m）中隧道（m）短隧道（m）长度 L3 000 3 000L1 000 1 000L500 L500 5.2.2 溶洞的规模可按表 2 并结合工程影响综合确定。表2 溶洞规模分类 溶洞类型 分类 中小型溶洞 溶洞洞径隧道开挖半径或溶洞洞径6 m 且充填物易于清理的溶蚀洞穴 大型溶洞 溶洞洞径隧道开挖半径或溶洞洞径6 m 注：溶洞洞径指溶洞最大跨度。5.2.3 岩溶区公路隧道地形地貌按其复杂程度可分为三类，划分标准应符合表 3 的规定。表3 地形地貌复杂程度分类 地形地貌分类 地形地貌特征 简单 隧道仅穿越单个山峰；进出口基岩裸露、岩体完整，无岩堆、危岩分布。中等 隧道穿越较小规模的峰丛洼地、峰丛谷地、垄脊槽谷、垄岗谷地、峰丛垭口；地面仅分布零星村落，无高等级公路、铁路、高等级输电线路及河流水库等大型地表水体；隧道进出口植被较发育、地形较完整、岩堆危岩规模较小。复杂 隧道沿线地面为峰丛洼地、峰丛谷地、垄脊槽谷、垄岗谷地、溶丘洼地、溶丘盆地、溶丘谷地、岩溶高山峡谷、岩溶中山峡谷；地面存在厂矿、大型村庄、高等级公路、铁路、高等级输电线路、河流水库等大型地表水体的区域；隧道进出口植被发育、地形凌乱、岩堆危岩发育。5.2.4 隧道水文地质条件按其复杂程度可分为三类，划分标准应符合表 4 的规定。表4 水文地质条件复杂程度分类 水文地质条件分类 水文地质特征 简单 隧道位于沿线洼地标高之上，地形有利于自然排水，主要充水含水层和构造破碎带富水性弱至中等。中等 隧道位于部分洼地标高之下，地形有自然排水条件，主要充水含水层和构造破碎带富水性中等至强，地下水补给条件一般；或附近地表水不构成隧道的主要充水因素，地下水补给条件差，第四系覆盖面积小且薄，疏干排水可能产生少量塌陷，水文地质边界较复杂。复杂 隧道位于沿线洼地标高以下，主要充水含水层富水性强，补给条件好，并具较高水压；构造破碎带发育，导水性强且沟通区域强含水层或地表水体；第四系厚度大、分布广，疏干排水有产生大面积塌陷、沉降的可能，水文地质边界复杂。DB45/T 21252020 4 5.2.5 隧道岩溶发育程度按岩溶层组类型及其出露条件和地表地下的岩溶现象可分为三类，划分标准应符合表 5 的规定。表5 岩溶发育程度分类 岩溶发育程度分类 特征 强 碳酸盐岩岩性较纯，连续厚度较大，出露面积较广。地表有较多的洼地、漏斗、落水洞，地下溶洞发育。多岩溶大泉和暗河，岩溶发育深度较大。中 以次纯碳酸盐为主，多间夹型。地表有洼地、漏斗、落水洞发育，地下洞穴通道不多。岩溶大泉数量较少，暗河稀疏。深部岩溶不发育。弱 以不纯碳酸盐岩为主，多间夹型或互夹型。地表岩溶形态稀疏发育，地下洞穴较少，岩溶大泉及暗河少见。5.2.6 隧道场地复杂程度按地形地貌、水文地质条件和岩溶发育程度可分为三类，划分标准应符合表6 的规定。表6 场地复杂程度 场地复杂程度分类 地形地貌 水文地质复杂程度 岩溶发育程度 复杂 复杂 强 中等 复杂 中-弱 复杂 简单 复杂 强 复杂 中等 中 中等 中等 中 中等 简单 复杂 中 中等 简单 弱 简单 简单 中等 中 5.2.7 岩溶隧道工程地质勘察按隧道长度和场地复杂程度可分为三级，划分标准应符合表 7 的规定。表7 岩溶隧道工程地质勘察分级 工程地质勘察分级 隧道长度 场地复杂程度 特长隧道 简单-复杂 一级勘察 长隧道 中等-复杂 中隧道 复杂 长隧道 简单 二级勘察 中隧道 中等 短隧道 复杂 三级勘察 中隧道 简单 DB45/T 21252020 5 5.3 工可勘察 5.3.1 工可勘察应以资料收集和工程地质调绘为主，可采用航拍或遥感影像进行，必要时辅以少量的钻探或物探工作，对隧道各方案的工程地质条件进行研究，重点开展下列工作：a)初步确定路线范围水文地质分区及富水程度；b)初步评价水文地质条件对路线方案的影响程度。5.3.2 工可勘察应重视区域工程地质及水文地质调查，调绘的比例尺为 1:10 0001:50 000，调查宽度应满足方案比选的需要。5.3.3 工可勘察资料应满足下列要求。a)特长隧道、控制路线方案的长隧道、水下隧道以及水文地质、工程地质条件极复杂的隧道，宜结合工程方案的论证、比选，对工程地质条件进行说明、评价，提供工程方案论证、比选所需的岩土参数，并提供工程地质平、纵面图；b)其他隧道宜对隧道地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质条件、新构造运动、地震动参数等基本工程地质条件进行说明。5.4 初步勘察 5.4.1 隧道初步勘察应根据现场地形地质条件，结合隧道的建设规模、标准和方案比选，确定勘察的范围、内容和重点，为初步设计文件提供地质资料。岩溶隧道除按一般隧道查明隧址区的地形地貌、地质构造、地层岩性、地震动参数外，还应查明以下内容：a)岩溶的类型及其特征；b)微地貌（岩溶漏斗、竖井和洼地）和岩溶泉与地下水分布的关系；c)水文地质条件：含水岩层、地下水的类型、分布、水质、涌水量等；d)断裂的类型、规模、产状，破碎带宽度、物质组成、胶结程度、活动性；e)构造、岩性、地下水径流和地表水文网等因素与岩溶发育的关系；f)暗河（地下湖）的位置、规模、水位、水量；g)大型洞穴的形状、规模和充填物；h)被隔水层圈闭的阻水型蓄水构造；i)垂直渗流带、季节交替带、水平径流带、深部缓流带的分布位置及其特征；j)分段预测施工阶段可能发生的最大涌水量和正常涌水量；k)隧道影响范围内有地下水露头（泉、井）时，应评价施工导致泉、井干涸的可能性，并提出工程措施意见。5.4.2 工程地质调查应包含以下内容：a)地形地貌调查。调查岩溶地貌的形态特征、规模、组成物质、组合特征及空间分布与过渡关系，划分地貌形态、组合类型，查明隧址区地貌类型及成因，评价隧址区可能存在的主要工程地质、水文地质问题；b)岩性与岩溶层组调查。调查碳酸盐岩的岩性成分与岩性组合特征，调查碳酸盐岩的工程地质特征，包括岩体强度和结构特征；调查描述其中所含的泥质、燧石、磷灰石、炭质、沥青、黄铁矿、石膏等成分的含量、分布与产状及其对岩体工程地质性质的影响。调查描述碳酸盐岩的结构、构造特征；c)地质构造调查。在水平方向上，查明控制岩溶发育的褶皱、断层、结构面的位置、展布方向，查明这些部位的岩溶洞穴、地下河的发育情况；在垂直方向上，查明岩溶发育的期次及其与地壳垂直升降的关系，包含以下内容：DB45/T 21252020 6 1)根据区测地质报告，确定隧道所处区域构造部位，主要控震断裂构造、历史地震情况和场地地震动参数；2)利用 1:50 000 和 1:10 000 地形图、航拍或遥感影像，结合现场微地形、岩性调查，查明隧址区主要褶皱和断裂构造发育特征，并与岩溶调查结果综合分析，初步圈定岩溶强烈发育部位；3)利用 1:2 000 或更大比例的地形图，结合钻探、物探、坑槽探等资料，进一步查明次级断层及节理裂隙的发育情况，明确岩体结构特征，评价其对隧道围岩稳定的影响。d)岩溶及岩溶水调查，包含以下内容：1)溶丘地貌，重点查明构造特点及地表水汇水范围及地下水补径排条件，以及当地生产生活水环境的状况；2)峰丛地貌，隧道仅穿越峰丛山体时，重点调查洼地的汇水面积、出水洞、落水洞（漏斗）的位置、洼地之间有无季节性地下河及其高程，洼地历史淹没情况及最高洪水位；调查峰丛山体岩溶洞穴分布情况，强烈发育洞穴的分布高程和展布方向。隧道线位较低须穿越洼（谷）地时，应重点调查洼（谷）地的汇水面积，洼（谷）地历史淹没情况、最高洪水位、水量以及汇、消排时长；应调查落水洞（漏斗）的位置、规模；应通过物探、钻探调查洼（谷）地岩土的结构、土层厚度、基岩隐伏溶蚀洞穴、裂隙的发育程度及岩体的完整性，评价隧道涌水突泥及地面塌陷灾害的可能性及严重程度，评价隧道修建对居民房屋、耕地、道路、生产生活水源的影响程度；3)典型地段应进行示踪试验，查明暗河连通情况和地下水的流向、流速、流量以及岩溶水在各通道之间、岩溶水与地表水之间的相互转化条件和补给关系。5.4.3 工程地质勘探应包含以下内容：a)工程物探。隧道地质条件复杂、具备地球物理勘探条件的，应根据隧址地形、岩土水体物性特征及需查明的地质问题的性质，选择适宜有效的综合物探方法，进行岩溶及岩溶水的勘察：1)宜采用浅层地震法探测岩土层界线、岩体风化层厚度及地震波速度，结合钻孔声波测井，评价岩体的完整性；2)宜采用地质雷达、瞬变电磁法、可控源音频大地电磁测深法，探测隧道洞身附近的洞穴和岩溶发育带位置和规模；3)宜采用钻孔电视、层析成像探测钻孔内及钻孔间的岩溶发育情况；4)宜采用高密度电法探测洼（谷）地土层厚度及下伏洞穴发育情况；5)宜采用红外线探测地下水的发育情况。b)工程钻探：1)隧道进出口、洞身段应沿轴线布置勘探剖面；2)隧道钻孔应沿线路布置，宜布置在进出口、地形低洼、喀斯特发育、水文地质条件复杂的地段，可能存在大洞穴、大断层、高水位带部位应布置专门性钻孔；3)钻孔深度应进入隧道底板以下 10 m20 m，专门性钻孔深度应视具体要求而定；4)洞身段钻探，在设计高程以上 35 倍的洞径范围内应采取岩、土试样，同一地层中，岩、土试样的数量不宜少于 6 组，进出口段钻探，应分层采取岩、土试样；5)遇有地下水时，应进行水位观测和记录，量测初见水位和稳定水位，判明含水层位置、厚度和地下水的类型、流量等；6)水文地质条件复杂地段钻孔应进行地下水动态长期观测。c)勘探工作量符合表 8 要求。5.4.4 勘探工作量选用见表 8。DB45/T 21252020 7 表8 勘察工作量选用表 工作量 勘察等级 调绘 物探 钻探 工程地质及水文地质测试 一级 应 应 应 应 二级 应 应 应 宜 三级 应 宜 宜-5.4.5 工程地质及水文地质测试应符合下列规定：a)岩土体物理力学性质试验：1)土体性状的原位测试及物理力学性质室内试验，包括标准贯入试验或动力触探、天然含水量、密度、液限、塑限、压缩系数、压缩模量、天然快剪强度（黏聚力、内摩擦角）、自由膨胀率等；2)岩石试验，包括密度、弹性模量、泊松比、单轴饱和抗压强度、抗剪断强度等。围岩的其他指标可根据上述试验值进行相关分析，参考 JTG 3370.12018 中表 A.0.7-1 确定；岩体结构面的抗剪断强度可根据结构面两侧岩体的坚硬程度及结构面的结合程度，参考 JTG 3370.12018 中表 A.0.7-2 确定。b)岩体完整性参数指标的测试。包括沿隧道轴线剖面各风化层地震波速的测试，岩块声波（地震波）波速、孔壁声波（地震）波速测试，钻孔岩石质量 RQD 统计，基岩露头节理裂隙统计；c)岩土体透水性和富水性测试。包括压注水试验、抽水试验和地下水动态观测：1)工程水文地质测试有条件时宜进行抽水试验。抽水试验时，以抽水孔为原点，布置 12条观测线，布置 1 条观测线时，宜垂直地下水流向，布置两条时，另一条宜平行地下水流向；2)地下水动态观测应包括水位、水温、水质和流量等项目。观测的时间和时间间隔，应根据采用的涌水量预测方法确定，观测的延续时间不应少于 1 个水文年。确定的长期观测点，应随主体工程移交。d)岩土水体腐蚀性测试，矿物成分分析；e)深埋隧道及高应力区隧道地应力测试，宜采用水压致裂法。5.4.6 隧道围岩分级如下：a)隧道围岩基本质量指标 BQ 按式（1）计算：1003250CVBQRK=+.(1)式中：Rc岩石单轴饱和抗压强度（MPa）；Kv岩体完整性系数。注1：Rc90Kv30 时，取Rc=90Kv30 和Kv计算 BQ。注2：Kv0.04Rc0.4 时，取Kv=0.04Rc0.4 和 R 计算 BQ。注3：Rc应当采取实测值。当无条件取得实测值时，可采取实测的岩石点荷载强度指数Is（50）的换算值，并按式（2）换算。0.75(50)22.82CSRI=.(2)b)岩溶对隧道围岩分级的影响，应对围岩基本质量指标BQ进行修正，其值可按式（3）计算：DB45/T 21252020 8 1230100()BQBQKKKK=+.(3)式中：BQ 围岩基本质量指标修正值；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初始地应力状态影响修正系数；K0岩溶影响修正系数。c)K1、K2、K3可参照 JTG 3370.1 取值，K0按附录 B 确定。d)隧道围岩级别按 JTG 3370.1 确定。5.4.7 隧道施工中的涌水量应根据隧址水文地质条件分段进行预测评价，预测方法可选择简易水均衡法、水文地质比拟法、地下水动力学方法等进行。各评价方法应根据表 9 选用。表9 隧道涌水量评价方法 评价方法 水文地质条件 备注 地下径流模数法 越岭隧道通过一个或多个地表水流域 预测正常涌水量 简易水均衡法 降水入渗系数法 隧道通过潜水含水体且埋藏深度较浅 预测正常涌水量 古德曼经验公式法 隧道通过潜水含水体 预测最大涌水量 地下水动力学法 裘布依理论公式法 隧道通过潜水含水体 预测正常涌水量 水文地质比拟法 新建隧道附近有水文地质条件相当的既有隧道或坑道 预测最大涌水量、正常涌水量 5.4.8 地下径流模数法按式（4）、（5）计算。Qs=MA.(4)QMF=.(5)式中：Qs预测正常涌水量；M地下径流模数m3/（dkm2）；A隧道通过含水体地段的集水面积（km2）；Q地下水补给的河流的流量或下降泉流量（m3/d），采用枯水期流量计算；F与的地表水或下降泉流量相当的地表流域面积（km2）。5.4.9 降水入渗系数法按式（6）计算。2.74SQaWA=.(6)式中：a降水入渗系数，根据经验数据或试验数据确定；W年平均降水量（mm）。5.4.10 古德曼经验公式法按式（7）计算。2ln(4/)SSK HLQH d=.(7)DB45/T 21252020 9 式中：Ks岩体综合渗透系数(m/d)；H静止水位至洞身横断面等价圆心的距离（m）；d洞身横断面等价圆直径（m）；L隧道通过含水体的长度（m）。5.4.11 裘布依理论公式法按式（8）计算。22()SSK L HhQRr=.(8)式中：H洞底以上潜水含水体厚度（m）；h洞外水柱高度（m），一般考虑“水跃”值；R渗透影响半径（m）；r隧道洞身横断面宽度之半（m）。5.4.12 水文地质比拟法按式（911）计算。SQ FSQF S=.(9)FBL=.(10)FB L=.(11)式中：Q新建、既有隧道（坑道）通过含水体地段的正常涌水量或最大涌水量（m3/d）；F、F新建、既有隧道（坑道）通过含水体地段的涌水面积（m2）；S、S新建、既有隧道（坑道）通过含水体中静止水位计起的水位降深（m）；B、B新建、既有隧道（坑道）洞身横断面的周长（m）；L、L新建、既有隧道（坑道）通过含水体地段的长度（m）。5.4.13 隧道初勘应提供下列资料：a)勘察等级为三级的短隧道，可列表说明其工程地质条件，其余勘察等级的隧道，应按工点编制文字说明和图表资料；b)文字说明：应对隧道工程建设场地的水文地质及工程地质条件进行说明。包含隧道的围岩等级；含水岩组的类型及分布情况，地下水类型，富水性分区情况，补给、径流、排泄条件，水质等；物探钻探、试验方法及成果，临时观测站（点）的观测情况；水文地质参数计算，涌水量预测方法的选择及涌水量预测成果等；环境水文地质工作情况；水文地质条件评价及工程措施建议等内容；c)图表资料：1:10 000 隧址区域水文地质平面图；1:10 000 隧址区域工程地质平面图；1:2 000隧道工程地质平面图；1:2 000 隧道工程地质纵断面图；1:1001:2 000 隧道洞口工程地质平面图；1:1001:2 000 隧道洞口工程地质断面图；1:501:200 钻孔柱状图；物探、测井资料；原位测试、地应力测量资料；水文地质测试资料；岩、土、水测试资料；附图、附表和照片。5.5 详细勘察 5.5.1 隧道详勘应根据现场地形地质条件和隧道类型、勘察等级等制定勘察方案，查明隧址的水文地质及工程地质条件，其内容应符合 5.4.1 的规定。DB45/T 21252020 10 5.5.2 隧道详勘应对初勘工程地质及水文地质调绘资料进行核实。当隧道偏离初步设计位置或地质条件需进一步查明时，应补充工程地质及水文地质调绘，补充地质调绘的比例尺为 1:2 000。5.5.3 勘探测试点应在初步勘察的基础上，根据现场地形地质、水文地质、工程地质评价的要求进行加密。勘探、取样、测试应符合 5.4.3、5.4.5 的规定。5.5.4 隧道围岩分级应按 5.4.6 确定，地下水涌水量分析评价应符合 5.4.7 的规定。5.5.5 资料要求应符合 5.4.13 的规定。5.6 施工勘察 5.6.1 施工勘察是工程施工阶段实施的、对施工中出现的重大岩溶不良地质问题进行的专门性论证，是为隧道动态设计提供所需的地质资料。5.6.2 施工勘察应配合隧道开挖施工进行，发现岩溶与详勘成果差异较大时，应提出修改设计和施工方案的建议。5.6.3 施工勘察应符合下列规定：a)收集施工方案、勘察报告、工程周边环境调查报告以及施工中形成的相关资料；b)收集和分析工程检测、监测和观测资料；c)充分利用施工开挖面了解工程地质条件，分析需要解决的工程地质问题；d)根据工程地质问题的复杂程度、已有的勘察工作和场地条件等确定施工勘察的方法和工作量；e)施工勘察可主要采取掌子面观测、超前钻孔、物探等手段；f)针对具体的工程地质问题进行分析评价，并提供所需的岩土参数，提出工程处理措施的建议。6 总体设计 6.1 一般规定 6.1.1 隧道设计应树立全寿命周期的设计理念，保护土地及水资源，减小隧道建设对生态环境和群众生产生活的影响。6.1.2 隧道设计应建立“以避为主、防治结合”的设计理念，优先避开岩溶强发育地段。当需要穿越岩溶发育区时，应采取合理的工程措施。6.1.3 通风、照明、消防、供配电等相关土建附属设施宜避免设置在岩溶处治难度大或削弱隧道主体结构的地段。6.1.4 隧道设计应考虑施工组织和交通组织条件，长及特长隧道宜避免将隧道口布设在地形陡峭，施工及交通组织困难地段。6.1.5 岩溶发育区应加强衬砌结构、超前地质预报、监控量测、岩溶不良地质处治预案设计，并在施工前应对岩溶发育区设计情况进行详实的技术交底。6.1.6 隧道设计应进行岩溶处治预案设计，宜结合勘察资料、工程类比、地区经验考虑工程措施费用以及由此衍生的其他相关配套费用。6.2 隧道选线 6.2.1 隧道选线应综合工程地质、水文地质、岩溶发育程度、处治成本等条件合理设置隧道位置，并符合以下规定：a)隧道选线宜以地质选线为主，综合各专业意见合理确定线位，岩溶强发育区长、特长隧道宜作为路线的控制点；b)隧道选线宜符合“选短不选长”的原则，尽可能以隧道群、中短隧道的形式穿越山体；DB45/T 21252020 11 c)隧道平面布设宜避免直接从岩溶洼地、地面塌陷分布密集区、土洞分布区下穿，应选择岩溶发育微弱、范围窄、层数少、顶板稳固、受岩溶水影响小的地带通过；d)隧道应优先选用高线位，路面标高应高于水平径流带最高水位，不宜低于季节变动带最高水位；e)隧道布线应充分利用区域工程及水文地质资料，分析岩溶水的富集及排泄情况，避开突水涌泥高风险区。6.2.2 岩溶工程地质及水文地质极为复杂时，宜增加比选方案，加强地质勘察及工程方案分析，选择岩溶风险及成本可控的方案通过。6.2.3 地质资料揭示发现溶洞时，线位布设宜保证隧道周边外侧有一定厚度的完整基岩，中小规模溶洞，完整基岩有效厚度两车道隧道宜8 m，三车道隧道宜12 m，大溶洞应进行分析论证后确定合理的避让距离。6.2.4 岩溶区隧道宜综合考虑前后接线、施工作业条件、洪水位的影响，选择合理的标高位置，保障地下水的合理排放。隧道洞口处岩溶洼地可能产生洪水汇集时，隧道口标高应高于洪水位或采取设置泄洪通道等防止洪水倒灌的工程措施。6.3 隧道线形设计 6.3.1 隧道平面线形应综合考虑地形地质条件、洞口线形、隧道通风、车辆运行安全和施工条件等因素，并与隧道自身建设条件和连接区间的公路整体线形协调一致。6.3.2 两车道以上断面的隧道宜采用分离式隧道，不宜采用连拱隧道，条件限制时，短隧道可采用复合式中墙连拱形式，但应采取可靠的工程措施，保障施工及运营安全。6.3.3 隧道左右线均处在富水岩溶发育区时，单洞两车道分离式隧道左右线净距宜不小于 1.5 倍洞径，单洞三车道及其他大跨分离式隧道净距宜适当增加。6.3.4 隧道的纵坡应综合考虑行车安全、营运通风、施工作业效率及排水要求合理设置，隧道纵坡宜不小于 0.5，长、特长隧道纵坡宜控制在 2.5以下。6.3.5 隧道纵坡应综合地形地貌、通风、排水、工程及水文地质条件合理设置，特长隧道及富水岩溶发育区隧道宜采用人字坡，人字坡中的缓坡及变坡点宜设置在地下水相对较少段。6.3.6 隧道内竖曲线宜采用凸型曲线，不应采用反坡的凹曲线。地下水不发育时，同坡变缓的竖曲线可采用凹曲线，但应采取保障地下水顺畅排泄的措施。6.4 隧道横断面设计 6.4.1 隧道的横断面形式及尺寸设计应符合安全、经济、合理的原则。6.4.2 隧道内轮廓设计应为洞内路面、排水设施、装饰构造提供建筑空间，为通风、照明、消防、监控、运营管理等设施提供安装空间，还需为变形及误差预留适当的富余量。6.4.3 隧道内轮廓宜采用曲墙式断面，断面较小的导洞或横通道可采用直墙式断面。6.4.4 隧道下穿岩溶富水区，需要设置抗水压衬砌或加大洞内排水能力时，宜加深仰拱、加大仰拱曲率。6.4.5 岩溶强发育区可结合岩溶不良地质发育、运营期残留风险情况，适当加大隧道内轮廓净空，加宽值宜综合分析确定。横向跨越溶洞时，隧道横断面可进行加宽，加宽断面应保障拱脚基础落在稳定地基上。6.4.6 横通道设置位置宜避开岩溶发育区，在采取切实可行的工程措施后，可设置在岩溶发育区边缘。7 结构设计 DB45/T 21252020 12 7.1 一般规定 7.1.1 岩溶区隧道衬砌结构的类型和尺寸应根据使用要求、围岩级别、工程地质和水文地质条件、隧道埋置深度、结构受力、施工条件、环境条件等综合确定。7.1.2 岩溶发育段宜设置仰拱，拱顶荷载较小、地下水不发育、边墙底板围岩整体性及稳定性好时可采取无仰拱形式。7.1.3 岩溶加强段衬砌宜向非加强段落延伸 10 m20 m，设置抗水压衬砌时，抗水压衬砌与非抗水压衬砌接头部，宜加厚端部形成堵头。7.1.4 复合式衬砌由初期支护、二次衬砌及防水层组合而成，复合式衬砌可采用工程类比法及理论分析进行设计。7.1.5 抗水压复合式衬砌宜将管道堵水、注浆堵水、初期支护、二次衬砌、防排水系统等进行综合考虑，系统设计。7.1.6 围岩侧向抗力不均匀、溶洞发育形态不利、洞壁稳定性较差，基础存在不均匀变形风险时，宜采用加强支护。7.1.7 隧道顶部存在无法填满的空腔时，宜加强二次衬砌结构，并在拱部设置一定厚度的缓冲层。7.2 荷载 7.2.1 应结合地形地貌、工程及水文地质情况合理确定隧道的荷载及其组合。7.2.2 岩溶区隧道围岩压力的计算应综合考虑隧道所处地形条件、地质条件、隧道跨度、结构形式、埋置深度、隧道间距及开挖方法等因素。7.2.3 深厚岩溶填充物为硬塑状粘土，并混有大量块石时，可考虑采用深埋荷载计算，深埋灰岩隧道松散围岩压力，可参照附录 C 进行计算。7.2.4 隧道下穿岩溶填充物时，除 7.2.3 规定情况外，可考虑采用浅埋荷载计算，浅埋荷载的松散围岩压力，可参见附录 D 计算方法，计算中的力学参数可取岩溶填充物力学参数值。7.2.5 在荷载等效高度和深浅埋分界高度之间存在岩溶发育区的松散围岩压力，埋深1.5 倍深浅埋分界高度时，可采用浅埋荷载计算，埋深1.5 倍深浅埋分界高度时，荷载等效高度可取至岩溶发育区顶部。7.2.6 具备形成高水头条件的岩溶发育段应考虑水压荷载的作用，水压荷载应以暴雨时可能形成的最大水头为基础条件综合分析确定，不应以旱季的出水状态作为荷载判定依据。7.2.7 岩溶水压力荷载一般情况下可采用径向均布荷载计算，当岩溶水以管道形式集中在一侧形成水头时，可综合分析确定岩溶水荷载的分布形式。7.2.8 岩溶水压力荷载定量分析较为困难时，宜结合流场定性分析和工程经验综合确定。7.2.9 抗水压复合式衬砌的水压荷载宜根据隧道裸露围岩在暴雨后形成的出水状态、隧道排水系统排水能力、深孔泄水等情况综合确定。7.2.10 运营期抗水压复合式衬砌的水压荷载应由二次衬砌承担，施工期初期支护的水压荷载应结合临时排水条件、排水系统排水能力及工程经验综合分析确定。7.2.11 运营期抗水压复合式衬砌二次衬砌的水压力荷载可按照式（12）计算，水压力折减系数可按表10 取值。wPH=.(12)式中：P水压力荷载标准值（kPa）；w水的重度（kN/m3）；DB45/T 21252020 13 H作用水头（m）；折减系数。表10 水压力折减系数 岩溶出水形态 围岩破碎程度 堵水加固圈 折减系数 完整或加固后隔水岩盘8 m 00.2 完整及较完整 完整或加固后隔水岩盘8 m 0.20.4 加固后堵水圈8 m 0.20.4 岩溶地下水主管道离隧道较远，呈现溶孔涌流、裂隙节理渗流状态 较破碎、破碎、极破碎 加固后堵水圈8 m 0.40.6 完整或加固后隔水岩盘8 m 0.20.4 完整及较完整 完整或加固后隔水岩盘8 m 0.40.6 加固或堵塞后堵水圈8 m 0.40.6 岩溶主管道离隧道较远，支管道离隧道较近或与隧道相交，地下水呈现涌流状态 较破碎、破碎、极破碎 有效堵水圈8 m 0.60.8 加固或堵塞后堵水圈5 m 0.70.9 岩溶填充物充填 有效堵水圈5 m 0.91.0 岩溶地下水过水主通道或大型溶洞涌水 无岩溶填充物或局部岩溶充填物充填 1.0 注1：没有采取加固措施的管道流折减系数宜取 1.0。注2：水文条件较为复杂时，宜结合流场分析综合确定。7.2.12 隧道衬砌设置深部泄水孔时，可对抗水压衬砌段的水压荷载进行折减。按式（13）、（14）计算。0wPH=.(13)001QQ=.(14)式中：0计入渗水量的水压折减系数；Q隧道建成后渗水孔设计流量峰值，该值应小于隧道排水系统最大排水能力；Q0开挖后毛洞状态下的实测流量峰值。7.2.13 隧道顶部存在干溶洞时，宜考虑落石荷载，落石荷载的所取的落石大小宜结合实际情况及工程经验确定，计算方法可参照附录 E。7.3 结构计算 7.3.1 隧道支护结构在稳定洞室过程中起到主要作用且外部荷载明确时，可采用荷载结构模型进行内力及变形计算，岩土参数可靠、工序明确时也可采用地层结构法计算内力及变形。7.3.2 采用荷载结构法计算隧道内力和变形时应通过考虑弹性抗力等体现围岩对衬砌变形的约束作用，采用有限元计算时，可采用仅受压弹簧单元进行计算。按式（15）计算。k=.(15)式中：弹性抗力强度（MPa）；k围岩弹性抗力系数（kN/m3）；DB45/T 21252020 14 衬砌朝向围岩的变形值（m），变形朝向洞内时可取为0。7.3.3 采用荷载结构法进行计算时，未完全回填的溶腔不应考虑弹性抗力，溶腔周边弹性抗力宜适当折减。7.3.4 岩溶发育复杂段落宜采用荷载结构法、地层结构法两种计算方法分别计算，并取其最不利结果进行截面强度验算。7.3.5 隧道穿越溶洞应力集中区时宜结合工程经验、地层结构分析法综合分析围岩对结构的影响。7.4 抗水压复合式衬砌 7.4.1 隧道位于存在压力水头的段落时，隧道衬砌应按抗水压复合式衬砌设计，抗水压衬砌段宜优化隧道内轮廓，选择扁平率较大的断面形式。7.4.2 抗水压复合式衬砌的支护参数应根据施工及运营期间的最不利工况确定。7.4.3 抗水压复合式衬砌局部设置时，宜在两端设置端头段，端头段宜采取封隔岩溶水及防窜水的工程措施，使得水压荷载集中作用在抗水压衬砌段。抗水压衬砌两端宜设置过渡段，过渡段二衬宜采用有仰拱的钢筋混凝土结构。7.4.4 当岩溶水压力荷载存在较大的不确定性时，抗水压复合式应适当增加二次衬砌的安全储备，并宜设置长期的水压监测系统。7.4.5 抗水压衬砌段不宜设置预留洞室、风机设备等可能削弱衬砌抗水压能力的附属设施。7.5 支护结构的耐久性设计 7.5.1 地下水富集程度随季节变化的岩溶富水区，应结合工程及水文地质、地下水腐蚀性等条件，分析环境对衬砌结构的侵蚀性。7.5.2 环境对衬砌无侵蚀作用或侵蚀作用较小时，可由初期支护与二次衬砌共同承担荷载；环境对衬砌结构侵蚀作用明显时，宜对初期支护及二次衬砌均进行防腐蚀结构设计，并适当提高二次衬砌的荷载比例。7.5.3 隧道衬砌的防腐蚀设计应合理区分环境对混凝土及型钢及钢筋的腐蚀作用，对受腐蚀严重的承重构件，应研究采取有效的防腐蚀措施。7.5.4 钢筋混凝土衬砌受力钢筋宜采用 HRB400，地下水丰富的岩溶强发育区衬砌裂缝宽度宜0.15 mm。8 岩溶处治 8.1 一般规定 8.1.1 岩溶的处治应遵循“以防为主，防治并重，动态调整”的原则，避免施工及运营期发生岩溶病害。8.1.2 溶洞的处治应结合溶洞的发育形态、规模、与隧道的相对位置关系、洞壁围岩、地下水、落石、坍塌可能性等情况，采取有针对性的处治措施。8.1.3 隧道施工中发现的溶洞，应结合洞底岩溶填充物、水潭、溶洞形状综合考虑处治措施，未有可靠处治措施之前，不应封堵。当溶洞处治施工严重影响隧道掘进施工时，可采用导洞绕避溶洞后进行隧道掘进施工。8.1.4 岩溶发育区应分析评估地基承载力、沉降及不均匀沉降对隧道结构稳定性的影响，影响较大时，应采取工程措施。DB45/T 21252020 15 8.1.5 工程规模巨大、工程措施效果不理想时，经安全、经济、技术可行性等比较后，可采用局部改线的方案绕避溶洞。8.1.6 岩溶处治段的支护应分析支护耐久性的不利影响，耐久性差的辅助施工措施可不考虑其对支护能力及结构的永久安全影响。8.2 中小型干溶洞处治设计 8.2.1 拱顶、拱腰中小型干溶洞可采取低标号素混凝土进行回填处治，回填厚度较大时宜泵送厚度2 m 的素混凝土护拱，护拱外的空腔可采用轻质材料填满。8.2.2 拱顶中小型干溶洞回填前应预埋导水管，并加密环向盲管。8.2.3 衬砌基础部位的中小型干溶洞处理前宜清除溶洞底部的松软沉积物，然后采用低