《公路挤压性围岩隧道设计指南》

ICS号

CCS号

团体标准

T/CHTSXXXXX-202X

公路挤压性围岩隧道设计指南

TechnicalGuidelinesofdesignforhighwaytunnelofsqueezing

surroundingrock

（征求意见稿）

202X-xx-xx发布202X-xx-xx实施

中国公路学会发布

目次

1总则...................................................................1

2术语和符号.............................................................2

2.1术语.................................................................2

2.2符号.................................................................3

3基本规定...............................................................4

4勘察...................................................................5

4.1一般规定.............................................................5

4.2工程地质调绘.........................................................6

4.3勘探与测试...........................................................8

4.4挤压性围岩变形分级..................................................10

5材料..................................................................14

5.1一般规定............................................................14

5.2锚索体及附件........................................................14

5.3锚固剂..............................................................15

5.4钢带................................................................15

5.5护网................................................................15

5.6注浆材料............................................................15

6荷载..................................................................17

6.1一般规定............................................................17

6.2围岩压力............................................................17

7支护与衬砌............................................................19

7.1一般规定............................................................19

7.2开挖................................................................20

7.3支护................................................................20

7.4衬砌................................................................24

8结构计算..............................................................25

8.1一般规定............................................................25

1

8.2衬砌计算............................................................25

9预应力锚索施工........................................................27

9.1一般规定............................................................27

9.2支护与衬砌施工......................................................27

9.3锚索试验与检测......................................................29

9.4施工质量验收........................................................34

9.5监控量测............................................................35

附录Ａ隧道挤压性围岩地质特征..........................................39

附录B按变形速率对围岩变形预测判定.....................................42

附录C荷载结构法.......................................................43

附录D钢筋混凝土受弯和受压构件配筋量计算方法...........................46

用词说明................................................................53

2

公路挤压性围岩隧道设计指南

1总则

1.0.1为规范和指导挤压性围岩公路隧道勘察设计，提高挤压性围岩公路隧道建设的安

全可靠性，使其技术先进、经济合理，制定本规范。

1.0.2本规范适用于公路挤压性围岩隧道勘察设计。

条文说明

本规范主要是对高地应力状态下的公路挤压性围岩隧道变形特征、治理措施进行研究而

编制，对其它软弱围岩如膨胀性围岩、饱和黄土等地质隧道的变形治理可参考使用。

1.0.3公路挤压性围岩隧道的勘察设计应结合挤压性围岩的具体特点，因地制宜，做到结

构稳定，施工安全，运营安全耐久。

1.0.4公路挤压性围岩隧道勘察设计应积极采用新技术、新工艺、新材料和新设备。

1.0.5公路挤压性围岩隧道勘察设计除应符合本规范外，尚应符合国家有关强制性标准

的规定，本规范未规定的内容应符合现行的有关规范及标准的规定。

1

2术语和符号

2.1术语

2.1.1挤压性围岩squeezingrock

在高地应力环境下，隧道周边一定范围内产生显著塑性变形或流变的岩体。

2.1.2岩体强度应力比strengthstressratioofrockmass

岩体抗压强度与岩体最大初始地应力的比值，也叫挤压因子。

2.1.3挤压大变形squeezinglargedeformation

高地应力环境下，隧道开挖后围岩向净空方向挤压支护体系产生的、超出常规围岩变形

的位移量。

2.1.4变形预测deformablepotential

反映挤压性围岩内部积聚应变能的强弱程度，以预测挤压性围岩隧道变形大小。

2.1.5大变形等级deformablegrade

根据地应力大小、岩体完整程度和岩石强度、变形量、变形速率等指标，将挤压性围岩

隧道变形划分为不同变形程度的分级。

2.1.6综合勘察integratedsurvey

在研究、分析区域地质条件的基础上，采用遥感图像地质解译、调绘、物探、钻探、原

位测试、室内试验等多种工程地质勘察手段进行勘察的方法。

2.1.7预案设计pre-design

在现阶段隧道设计中，按照设计规范规定，依据施工之前的地质调查、钻探及物探等资

料，采用工程类比方法，通过一定的力学分析而做出的施工图设计。

2.1.8锚下有效预应力effectiveprestressunderanchorage

预应力筋张拉锚固后，实际张拉控制应力扣除相应损失后，预应力筋锚下留存的应力。

2

2.2符号

GN——岩石强度应力比

Rc——岩石饱和单轴抗压强度

Rcm——岩体抗压强度

q——围岩垂直压力

λ——围岩侧压力系数

Kv——岩体完整性指数

σmax——岩体最大初始地应力

3

3基本规定

3.0.1公路挤压性围岩变形预测及变形等级判定工作按照勘察设计预测和施工确认两阶

段进行。

1勘察阶段以岩石单轴饱和抗压强度和最大初始地应力值之比，对初始地应力场宏观预

判后，结合围岩特征对变形进行初步判定。

2设计阶段可采用岩体的强度应力比Rcm/σmax指标进行变形预测及变形等级预判，进行

预设计。

3施工阶段根据揭示的围岩特征、变形速率及实测总变形量综合评价围岩的变形趋势，

确认变形等级，对支护体系的适应性进行评判，按动态设计原则确定支护参数。

3.0.2公路挤压性围岩隧道大变形控制应遵循“主动加固、边放边抗、先柔后刚、分次支

护，宁强勿弱”的基本原则，合理确定各种工程措施及其施作时机。

3.0.3公路挤压性围岩隧道结构设计应综合考虑安全、工期、造价等因素，贯彻可控与适

度原则，使支护参数与变形等级合理匹配。

3.0.4变形等级Ⅰ级和Ⅱ级的断面形式可采用常规断面；变形等级Ⅲ级断面形式可采用

近圆形断面；变形等级Ⅳ级可采用圆形断面。

3.0.5当挤压因子大于0.2时，宜采用强力被动强支护；当小于0.2时，宜采用主动强支

护。

3.0.6公路挤压性围岩隧道施工宜采用机械法开挖，遵循“少扰动快开挖、快支护早封闭、

勤量测稳施工”的原则。

3.0.7公路挤压性围岩隧道应加强监控量测和超前地质预报，并及时对结果进行分析，指

导现场动态设计和施工方案。

3.0.8公路挤压性围岩隧道对于变形等级较高段落，施工期宜做好监测点布置，加强运营

期安全监控。

4

4勘察

4.1一般规定

4.1.1在执行现行《公路工程地质勘察规范》（JTGC20）有关规定下，隧址区受构造应力

影响，处于高地应力和极高地应力条件下，围岩为薄层状、片状或千枚状，且呈较破碎—极

破碎的软质岩或压性断层破碎带、蚀变带或呈压碎状的硬质岩等情况下，还应结合挤压性围

岩进行相关工程地质勘察。

条文说明

根据统计，国外发生挤压性大变形的隧道有陶恩隧道、阿尔贝格隧道、惠那山隧道和阿

尔及利亚东西高速TI及T2隧道；国内发生挤压性大变形的隧道有家竹箐隧道、公路木寨岭

和岷县隧道、兰武二线的乌鞘岭隧道、兰渝铁路的木寨岭隧道、哈达铺隧道、同寨隧道、新

城子隧道、毛羽山隧道、两水隧道及台湾的木栅公路隧道等。发生挤压性大变形的隧道具有

三个特点：一是均处于高地应力、极高地应力区；二是岩质软，包括层片状软岩及蚀变软岩，

尤其是泥质结构或粘土矿物含量较高的岩石最为典型，常见挤压性围岩种类多为炭质泥岩、

炭质页岩、泥质页岩、泥灰岩、凝灰岩、板岩、炭质板岩、绿泥片岩、炭质片岩、云母片岩，

绢云母片岩、千枚岩、炭质千枚岩、绿泥石千枚岩、各类蚀变岩、煤系地层及其断层破碎带

构造岩等；三是岩层薄，一般层厚小于10cm,多呈薄层状、片状。

4.1.2工程地质勘察工作应根据勘察阶段、区域及工程类型、工程场地地质条件、勘察手

段的适宜性，统筹考虑勘察手段选配，开展综合勘察工作。

4.1.3公路挤压性围岩隧道勘察应与设计阶段匹配，按踏勘、初勘、详勘阶段开展工作。

施工阶段应配合动态设计开展相应的地质补充勘察工作。

4.1.4挤压性围岩隧道勘察前应收集区域地质、工程地质、遥感影像、地震、既有工程挤

压性围岩勘察设计及施工等资料，分析挤压性围岩的地质特征，明确勘察重点，提出针对性

的勘察原则、方法和技术质量要求。

4.1.5工可勘察阶段应初步了解隧道通过地区的地形地貌、地层岩性、地质构造、区域地

应力场分布和地应力条件，以及控制线路方案的挤压性围岩的分布范围和基本特征。

条文说明

工可勘察阶段挤压性围岩隧道的工程地质勘察则包括下列内容：搜集沿线地形地貌、区

域地质、工程地质、水文地质、地应力、地震、遥感数据及影像等资料，了解既有隧道工程

变形情况；通过遥感解译，了解区域断裂构造、褶皱的分布特征；了解围岩地段的地层时代、

岩性、分布范围及特征；根据区域地质资料并结合踏勘情况进行分析和整理，初步判断是否

存在挤压性围岩。

5

4.1.6初步勘察阶段应收集和研究区域地质资料，结合现场地质调绘、勘探和测试，初步

查明区域地应力场分布和地应力条件，挤压性围岩的段落及工程地质特征。

4.1.7详细勘察阶段应详细查明挤压性围岩的岩性特征、范围、地质构造、变形趋势等地

质特性，分析评价其工程地质条件，提出工程措施建议。

4.1.8施工阶段应开展现场地质核查工作，并对严重影响施工的大变形地段进行补充勘

察，满足设计施工要求。

4.1.9挤压性围岩变形分级应由围岩质量等级、初始地应力状态、岩石坚硬程度、岩层厚

度、各岩层占比和岩体完整程度等因素确定。

条文说明

本条旨在确定分级因素。影响挤压性隧道围岩岩体稳定的因素主要是岩石的物理力学性

质、构造发育情况、初始地应力、岩石坚硬程度等因素。

4.1.10挤压性围岩变形分级，应采用定性划分和定量指标两种方法确定。

条文说明

根据定性与定量相结合的原则，挤压性围岩变形预测分级的因素需同时采用定性划分和

定量指标两种方法确定，并相互比对。

分级因素定性划分依据工程地质勘察中对岩体(石)性质、岩石坚硬程度和完整程度的定

性描述，需要在勘察过程中，对这些要素认真观察和记录。这些资料由于获取方法直观，简

便易行，有经验的工程人员易于对此进行鉴定和划分。

分级因素定量指标是通过现场原位测试或取样进行室内试验取得的。

4.1.11挤压性围岩评价应包括地质构造、地层岩性、岩石坚硬程度、岩层厚度、岩体完

整程度、岩层产状、水文地质条件、初始地应力状态、不良地质、特殊岩土、围岩分级、变

形预测、环境影响评价、隧道设计施工建议等内容。

条文说明

本条参考现行《铁路挤压性围岩隧道技术规范》（Q∕CR9512），提出了挤压性地质勘察

成果中包括的基本内容。

4.2工程地质调绘

4.2.1挤压性围岩隧道地质调绘前，应搜集下列资料：

1地形地貌、区域地质、构造地质、矿产地质、工程地质、水文地质及地区性挤压性围

岩研究等资料。

6

2遥感影像、数据及解译资料。

3地应力、地震及气象等资料。

4既有铁路、公路、水利、矿山隧道及其他建筑工程挤压性围岩勘察、设计、施工、使

用现状、病害预防及整治等资料。

4.2.2挤压性围岩隧道的遥感影像解译，应包括下列内容：

1地形地貌特征及分区，水系形态及发育特征。

2地层、岩组、岩性的界线和估测岩层产状。

3断层、褶皱的位置和性质，规模较大的断层破碎带范围，隐伏断层、节理密集带的位

置和延伸方向。

4地表水体的分布范围和形态分类，地下水露头及湿地范围，地下水富水地段，地貌、

岩性、地质构造等与地下水的关系。

5滑坡、崩塌、岩堆、泥石流、地裂缝等不良地质的分布和范围。

6现场核对后编制遥感解译图件。

4.2.3挤压性围岩隧道工程地质调绘应采用远观近察、由面到点、点面结合的工作方法，

在地质调绘的基础上，合理、有效地布置工程勘探及测试工作，并应包括下列主要内容：

1地貌类型、成因和发育特征，及其与岩性、构造等因素的关系，划分地貌单元。

2地层时代、成因、层序、名称和分布范围，岩层层厚、岩石结构及坚硬程度等岩性特

征，以及岩石风化程度和深度等。

3岩层层理、片理、节理、软弱结构面的产状及组合形式，节理、裂隙发育程度，岩体

完整程度，断层和褶皱的性质、产状、宽度、破碎程度及含水情况，新构造活动的痕迹及特

点，以及与隧道的关系。

4地表水的集聚、水深和排泄条件，地下水的类型、富水或储水构造及裂隙、补给径流

排泄条件、埋藏深度及变化规律、水质、侵蚀性，井泉露头和分布，预测隧道最大及正常分

段涌水量，濒临地表水体时评价地表水与地下水的水力联系。

5不良地质的性质、范围及危害程度，及其发生、发展和分布规律，特殊岩土的类型、

性质和分布范围等。

6初始地应力状态，岩石成分及其物理力学性质，划分岩土施工工程分级。

7既有隧道工程的使用情况，隧道病害、防治措施及效果。

7

4.2.4挤压性围岩地区地质调绘的范围应满足线路方案选择、隧道及辅助坑道设计的需

要；控制线路方案或特别复杂的地段，应扩大地质调绘范围。

4.2.5挤压性围岩地层单元应根据区域地质、勘察阶段、岩性与隧道工程的关系划分到

统；控制线路方案或特别复杂的地段，地层单元应划分到组，必要时可细划至段。

4.2.6工程地质图件填绘应充分利用区域地质图、遥感图像等既有资料；主要地质构造、

岩性界线及对控制线路方案和对工程设计有影响的地质界线，应有地质点作依据；代表性挤

压性围岩岩带、岩组，应实测地质剖面图。

4.2.7挤压性围岩岩带、岩组及控制线路方案或影响工程设置的地质构造，宜采用追索和

穿越相结合的方法，进行工程地质调查。

4.2.8工程地质调查的记录应采用文字记录与示意图或地质照片相结合，记录资料应准

确可靠、条理清晰、文图相符。

4.3勘探与测试

4.3.1挤压性围岩地段的勘察应采用物探、钻探、挖（槽）探、硐探、孔（硐）内测试、

现场测试及室内试验相结合的综合勘察方法。

4.3.2挤压性围岩隧道应采用综合物探方法贯通勘探，必要时开展横断面勘探。

4.3.3钻孔的位置和数量应视地质复杂程度和勘察阶段，根据地质调绘和物探成果而定。

并应符合下列要求：

1洞门附近覆土较厚时，应布置勘探孔。

2洞身应按不同地貌单元、主要的挤压性围岩岩带、岩组、地质构造界线布置勘探孔，

查明地层结构、岩性、地下水、初始地应力状态等地质条件。

3断层和物探异常段应有勘探点控制。

4勘探点间距一般宜控制在500～1000m，地质条件特别复杂地段勘探点的布置应专门

研究确定，钻孔位置宜布置在隧道轮廓线外不小于5m，钻探深度应至仰拱以下不小于8m，

钻探完毕应回填封孔。

5钻探中应做好水位观测和记录，并取样进行水质分析，选取代表性钻孔做水文地质试

验，计算涌水量，必要时应进行地下水动态观测。

6取代表性岩石样品进行物理力学试验。

7深钻孔应综合利用，选取代表性深孔开展物探测井、水文地质试验、初始地应力等综

合测试工作。

8

4.3.4对被覆盖的主要挤压性围岩岩带、岩组、地质构造，宜采用挖（槽）探，详细记录

岩层分层位置、分层岩性等地质现象，现场同步绘制1/100的素描图。

4.3.5挤压性围岩岩带、岩组分布复杂，隧道通过段落长、预测隧道开挖围岩发生大变形

的可能性大、变形等级高，且对工程有较大影响的挤压性围岩地段，宜采用硐探进行勘察，

开展地质编录、岩体原位试验、地应力测试、围岩松动圈探测、变形监测及支护参数工程试

验等工作。硐探应进行专项设计。

条文说明

由于通过常规的钻探无法采取软弱或破碎岩样以获得物理力学参数，对挤压性围岩岩带、

岩组分布复杂，隧道通过段落长、预测隧道开挖发生围岩大变形的可能性大、变形等级高，

且对工程设计（或投资）有较大影响的挤压性围岩地段，采用硐探进行勘察，一方面能取得

可靠的岩体原位试验参数及地应力数值，另一方面还能进行变形监测及支护参数等试验。探

硐位置的选择及要求如下：

1探硐洞口要选择在场地稳定、不良地质不发育的地段，对不稳定岩体需进行清除或支

护，支护工艺及长度需满足洞口稳定及施工安全的要求。若洞口位于沟谷边缘，确保洞口路

肩高程高于百年一遇洪水位以上。

2探硐设计需有详细的地质调绘、物探、钻孔等综合勘察成果，查明试验目的地层准确

的分布位置。

3探硐施工要开展超前预报、支护参数试验及变形监测，并进行详细的地质编录以查明

岩体的主要特征。

4.3.6对挤压性围岩隧道，应进行地应力测试，分析评价隧址区地应力特征。

1初始地应力测试前应在分析区域地质资料的基础上，采用地质调查分析方法，根据区

域地质构造的展布特征及新构造活动形迹，分析构造形成期的主应力方向、古构造应力场和

现今构造应力场。

2在深钻孔、探硐、隧道洞室采用水压致裂法、应力解除法或应力恢复法等进行地应力

测试。

4.3.7挤压性围岩地段应采取代表性岩石样品进行磨片鉴定并定名，测试岩石密度、吸水

率、抗压强度、抗剪强度、弹性波速等常规物理力学性质指标。必要时测试矿物成分、变形

模量、弹性模量、泊松比、黏土矿物、黏粒含量、化学成分、崩解性、膨胀性等。

4.3.8在主要挤压性围岩地段，结合隧道设计需求，必要时应开展岩体剪切、三轴抗压、

载荷、旁压、地应力等现场试验及岩体弹性波速测试。

条文说明

9

对隧道围岩体进行岩体应力试验，获取原始地应力的大小和方向等参数。采用钻孔地应

力试验，方法有应力恢复法、水压致裂法、应力解除法等，可按现行标准《工程岩体试验方

法标准》GBT50266执行。

4.4挤压性围岩变形分级

4.4.1挤压性围岩变形分级因素，应符合表4.4.1的规定。

表4.4.1挤压性围岩变形分级因素

变形分级因素地质条件

围岩质量等级Ⅳ级及以下

初始地应力状态高地应力、极高地应力

岩石坚硬程度Rc≤30MPa的软质岩

岩层厚度岩层厚度≤10cm

岩体完整程度较破碎~极破碎

注：Rc为岩石饱和单轴抗压强度（MPa）

4.4.2在高地应力、极高地应力下，根据岩层厚度和岩体完整程度，挤压性围岩变形预测

可按表4.4.2进行划分，划分指标应符合附录A的规定。

表4.4.2挤压性围岩变形预测分级

岩层厚度断层破碎带及蚀

较薄层中薄层极薄层

岩体完整程度变带

较破碎轻微轻微中等中等

破碎轻微中等强烈强烈

极破碎中等强烈极强烈极强烈

注：根据岩层产状、地下水、岩石坚硬程度等因素进行修正。

条文说明

变形预测分级是地质工程师判断挤压性围岩变形程度的基础。变形预测分级主要由初始

地应力状态、岩石坚硬程度、岩层厚度和岩体完整程度等因素确定，以定性分析围岩特征为

基础，结合产状、地下水等综合修正确定。挤压性围岩变形预测分级与围岩特征的关系按说

明表4.4.2确定。

表4-1挤压性围岩特征与围岩变形预测分级关系

变形预测轻微中等强烈

Ⅳ级：较软岩、软岩或软岩Ⅴ级：软岩、极软岩，极

Ⅳ级：软岩或软岩夹硬岩，中薄

夹硬岩，较薄层或中薄层状薄层为主，层间结合一般

层状为主，层理、板理清晰，层

为主，层理、板理清晰，层或结合差，受构造影响严

间结合一般或结合差，受构造影

间结合一般或结合差，石质重～很严重，节理发育～

响较重，节理较发育～发育，岩

围岩特征较硬，受构造影响较重，节很发育，岩体破碎～极破

体较破碎，有揉皱现象，含泥化

理较发育～发育，岩体较破碎，有揉皱现象，呈层状

夹层及层间挤压破碎带，呈薄层

碎，呈层状或层状碎裂结碎裂结构或碎裂结构，围

状或层状碎裂结构，围岩稳定性

构，围岩稳定性差，有少量岩稳定性很差，有少量渗

差，有少量基岩裂隙水

基岩裂隙水水

10

Ⅴ级：软岩、极软岩，中薄层状

为主，层间结合差，受地质构造

影响严重，节理发育～很发育，

Ⅳ级：硬质岩，受构造影响小褶皱（曲）发育，含泥化夹层

严重或有一定的蚀变作用，或泥团，软硬不一，岩体破碎，Ⅵ级：断层泥砾带，受构

岩体破碎，呈压性碎石（角呈层状碎裂结构或碎裂结构；较造影响很严重，岩体极破

砾）状镶嵌结构或碎裂结软岩、压碎岩、蚀变带，层间结碎，呈散体结构，围岩稳

构，围岩稳定性差，有少量合很差或软硬不一，受地质构造定性很差，有少量渗水

基岩裂隙水影响严重，节理很发育，岩体破

碎～极破碎，呈碎裂结构；围岩

稳定性差，有少量基岩裂隙水，

且发育不均

1关于地下水的修正，对于挤压性围岩变形等级预判为一级的隧道围岩相对较硬、层厚

较厚，受地下水的影响小，变形预测分级可不考虑地下水的修正，预判为二级大变形的围岩

遇淋雨状、线状出水及股状出水可降低一级大变形分级。三级大变形地段往往地下水不发育，

如遇地下水软化围岩情况需加强支护。

2岩层走向与隧道洞轴线关系对围岩大变形程度有较为明显的影响，变形预测预判需

进行修正，通过兰渝铁路木寨岭隧道、同寨隧道的围岩特征与变形统计，中薄层、极薄层围

岩当岩层走向与洞轴线夹角小于30°，且倾角大于40°时降低一级。

3变形预测分级尚需考虑隧道埋深、相邻隧道间距、隧道断面尺寸等因素。

4.4.3设计阶段，挤压性围岩变形等级应根据岩体强度应力比和变形预测相结合，按表

4.4.3进行划分。

表4.4.3挤压性围岩变形等级

挤压性围岩变形等级Ⅰ级Ⅱ级Ⅲ级Ⅳ级

岩体强度应力比Rcm/σmax0.20＜GN≤0.400.15＜GN≤0.200.10＜GN≤0.15GN≤0.10

变形预测轻微中等强烈极强烈

注：岩体强度计算公式为：Rcm＝KvRc

条文说明

Jethwa等、Hoek等以围岩强度应力比、相对变形为指标对挤压性围岩的变形等级进行

划分，如下图所示。

图4-1Hoek挤压性围岩变形等级划分

11

变形预测是隧道周围岩体应力释放引起潜在变形的能力，可以对隧道变形进行预测。变

形预测与隧道埋深、地应力条件、围岩特性、洞室形状大小等因素有关。在《川藏铁路高地

应力软岩隧道设计指南》中，结合国内兰渝乌鞘岭隧道科研情况和国外Hoek挤压性围岩等

级划分标准，将我国挤压性围岩隧道变形等级划分为四级，如下表所示。

表4-1挤压性围岩变形等级划分标准

挤压性围岩变形等级一级二级三级四级

Rc/σmax0.20～0.300.15～0.200.10～0.15≤0.10

变形预测轻微中等强烈极强烈

岩体强度应力比和变形预测是目前预判隧道围岩挤压变形的主要指标。在设计阶段根据

地勘资料对可能发生的挤压变形进行预判。

4.4.4对于下列情况，宜将变形等级上调一级：

1极软岩（Rc<5MPa）或极破碎岩体(Kv<0.15)；

2大跨及以上（B＞14m）；

3遇水易软化崩解的岩体。

4.4.5当根据岩体强度应力比和变形预测确定的挤压性围岩变形等级不一致时，应通过

对变形预测的定性划分和定量指标的综合分析，预测围岩变形等级。当两者的级别划分相差

达1级以上时，应进一步补充测试。

4.4.6施工阶段，根据挤压变形程度及其对隧道稳定性的影响程度，挤压性围岩变形可按

表4.4.6进行定性划分。

表4.4.6挤压性围岩变形等级的定性划分

围岩变Ⅰ级Ⅱ级Ⅲ级Ⅳ级

形等级（轻微挤压变形）（中等挤压变形）（强烈挤压变形）（极强烈挤压变形）

开挖后围岩一般呈高

开挖后围岩呈高速运

开挖后围岩一般呈中速运动，变形持续时

动，变形持续时间极

开挖后围岩一般呈低速运动；变形持续时间极长，位移极大，

长，位移极大，相对

速运动；有较大的围间长，位移大，相对相对变形6%～10%；

变形大于10%；围岩

变形程岩位移，且持续时间变形4%～6%；围岩变围岩变形显著，洞底

变形显著，洞底隆起

度较长，相对变形2%～形较明显、洞底有隆隆起明显，洞室变形

明显，洞室变形不收

4%；支护开裂，局部起现象，支护开裂、不收敛。支护裂损、

敛。支护与钢架严重

有掉块现象掉块，钢架局部扭钢架严重扭曲或折

扭曲或折断、严重侵

曲、侵限现象。断、侵限破坏现象明

限。

显。

注：相对变形为隧道最大收敛变形量与开挖跨度之比。

条文说明

鉴于挤压性围岩的复杂性和多变性，勘测设计阶段挤压性围岩变形等级划分多为定性预

测为主，难以真实反映挤压性围岩变形程度，需在施工阶段结合开挖揭示掌子面围岩完整程

度、层厚等围岩特性和隧道围岩变形速率、变形量及支护破坏特征等综合分析，动态调整。

12

13

5材料

5.1一般规定

5.1.1预应力锚索应具有可靠的锚固性能、足够的承载能力以及良好的适用性，以保证充

分发挥预应力锚索支护的优点和使用安全。

5.1.2预应力锚索支护形式应为“单孔单束”；预应力锚索结构宜选“先锚后注”形式。

5.1.3预应力锚索支护材料与构件应符合国家标准和相关行业标准，并具有产品合格证。

锚索体及附件、钢带、护网等各构件的力学性能应相互匹配。预应力锚索安装如图1所示。

图1预应力锚索安装示意图

5.2锚索体及附件

5.2.1锚索索体材料应符合现行《预应力混凝土用钢绞线》（GB∕T5224）规定。

5.2.2应优先选用1×19S结构钢绞线；在变形严重情况下宜选用具有恒阻/让压功能的锚

索体结构。

5.2.3应根据使用环境条件，采取相应的防腐措施。

5.2.4垫板应符合以下要求：

1应优先采用碗形垫板，且高度（从下端面至孔口最高位置的距离）应不小于拱形底部

直径的1/3，并配套球形垫圈；

2锚索垫板钢材屈服强度应不小于235MPa，厚度应不小于16mm；

3锚索垫板应保持下端面平整，不得出现四角翘起的情况；

4锚索垫板的承载力应不小于与之配套锚索体屈服力标准值的1.5倍；

5锚索垫板规格尺寸不小于150mm×150mm；宜选用的锚索垫板规格尺寸为：

200mm×200mm、250mm×250mm和300mm×300mm；在变形严重情况下可选用尺寸更大的

14

垫板；

6锚索垫板球窝几何形状及力学性能应与球形垫圈匹配，球形垫圈应能允许锚索体与垫

板之间有不小于12°的偏角而不出现卡阻现象。

5.2.5锚具应符合应下要求：

1锚具优先选用低回缩锚具；锚具性能均应符合现行《预应力筋用锚具、夹具和连接器》

（GB/T14370）的有关规定，并应有锚具制造厂提供的有效检验合格证明。

2锚索用锚具应与所选用的钢绞线的规格和强度级别相匹配。

5.3锚固剂

5.3.1锚固剂宜采用树脂锚固剂；树脂锚固剂应符合MT146.1-2011的有关规定。

5.3.2富水围岩可选用快速型树脂锚固剂；普通围岩宜选用中速型锚固剂。

5.3.3锚固长度较长时宜选用低稠度树脂锚固剂。

5.4钢带

5.4.1钢带应优先采用W型钢带，钢带材料拉伸屈服强度应不低于235MPa。

5.4.2W型钢带应符合现行《矿用W型钢带》（MT/T861）的有关规定。

5.4.3钢带形状、几何尺寸及力学性能应与锚索体、垫板匹配。

5.5护网

5.5.1预应力锚索支护一般应采用护网。

5.5.2锚索支护采用的护网应符合下列规定：

1可选用非金属网或金属网。

2网状可选用菱形网、经纬网等编织形式。

条文说明

在围岩条件允许的情况下，可选用非金属网。

5.6注浆材料

5.6.1注浆材料宜采用水灰比0.35~0.40纯水泥浆液。

5.6.2注浆材料采用的水泥应符合下列要求：

1水泥应采用普通硅酸盐水泥，其质量应符合现行《通用硅酸盐水泥》（GB175）的规

15

定，其强度等级应不低于42.5。

2当地下水有腐蚀性时，应采用特种水泥。

16

6荷载

6.1一般规定

6.1.1公路挤压性围岩隧道结构上的荷载分类应符合现行《公路隧道设计规范第一册土

建工程》（JTG3370.1）的规定。

6.1.2公路挤压性围岩隧道结构荷载中除围岩压力外的其他永久荷载、可变荷载、偶然荷

载均应符合现行《公路隧道设计规范第一册土建工程》（JTG3370.1）的规定。

6.2围岩压力

6.2.1公路挤压性围岩隧道结构上的围岩压力宜采用现场实测方式进行取值或参考类似

工程实测结果取值。

条文说明

在对实测资料调查统计中，共调研了10座典型挤压性围岩公路、铁路、水工隧道，统

计102个监测断面实测围岩压力值，反应出：1）不同隧道间，围岩压力的可对比性较差；

2）即使同一隧道、且仅相近百米，不同断面的围岩压力变化明显；3）同一断面不同监测位

置的围岩压力一般差异较明显。

6.2.2当暂无实测数据时，可按表6.2.2进行取值，施工中应及时结合实测数据进行调整。

表6.2.2围岩压力值

挤压因子Nc垂直均布压力（MPa）水平均布压力（MPa）

Nc≤0.10＞1.5＞1.8

0.10＜Nc≤0.150.80～1.500.72～1.80

0.15＜Nc≤0.200.50～0.800.35～0.88

注：挤压因子Nc为岩体单轴抗压强度与初始地应力比值。Nc＞0.20按现行《公路隧道设计规范第一册土

建工程》（JTG3370.1）的规定计算；0.15<Nc≤0.20水平均布压力为垂直均布压力的0.7～1.1倍；0.10<Nc≤0.15

水平均布压力为垂直均布压力的0.9～1.2倍；Nc≤0.10水平均布压力为垂直均布压力的1.2倍以上。

条文说明

1）垂直均布压力采用数值仿真反演得到。计算条件：①开挖断面为两车道等效圆形断

面；②地应力场为静水压力场，采用应力边界实现；③设定反演边界条件为控制围岩位移等

于30cm；④计算方法为通过调整开挖边界上的均布径向应力实现达到反演边界条件，进而

将其作为垂直均布压力。

2）水平均布压力通过统计公路挤压性围岩隧道22个监测断面的围压数据，归纳得到。

17

6.2.3当无类似工程实测结果时，其垂直及水平匀布压力的作用标准值可按下列公式计

算，施工中应结合实测数据进行调整。

1垂直均布压力可按式（6.2.3-1）计算确定。

35

0.45S−

0.15H

qBe=0.19（6.2.3-1）

式中：q——垂直均布压力（MPa）；

B——隧道开挖跨度（m）；

H——隧道埋深（m）；

S——取值1、2、3、4，对应挤压性围岩变形等级一、二、三、四级，勘察设计

阶段按变形预测判定变形等级取值，在施工阶段根据实测变形量确认的大变形等级进行修

正。

e——自然常数。

2水平均布压力可按式（6.2.2-2）及表6.2.2计算确定。

eq=（6.2.3-2）

式中：e——水平均布压力（MPa）；

λ——侧压力系数，取值见表6.2.3；

表6.2.3侧压力系数

挤压性围岩变形等级Ⅰ级Ⅱ级Ⅲ级Ⅳ级

λ0.50～0.750.75～1.01.0～1.25＞1.25

注：λ取值与洞室高跨比有关，对高跨较大的马蹄形的隧道λ取表中较小值；对于高跨比接近1的隧道和圆形（或近似圆形）

的隧道λ取表中较大值。水平地应力比较大时，根据实际情况调整。

条文说明

本条参考现行《铁路挤压性围岩隧道技术规范》（Q∕CR9512）。当没有类似工程的实测

结果时，就不能按工程类比选取围岩压力的经验值，可按本条的公式进行计算围岩压力。

18

7支护与衬砌

7.1一般规定

7.1.1公路挤压性围岩隧道当挤压因子Nc＞0.20时，隧道初期支护宜采用以普通喷锚加

二次衬砌的被动支护模式，实施过程中应“先支后锚”；而Nc≤0.20时，隧道初期支护宜根

据现场围岩变形情况采用以预应力锚杆（索）系统的主动支护初支加二次衬砌的模式，实施

过程中应“先锚后支”。

条文说明

采用数值仿真手段针对不同支护强度（Pi）下各挤压因子（Nc）软岩隧道中围岩变形的

演化特征开展研究，得到结果如下：

75测点1测点260测点1测点2

75测点1测点2测点3测点4

测点3测点4测点5

测点3测点440

50测点550测点5

20

2525

Uy/cm

Uy/cm

Uy/cm0

00

00.81.62.43.24

00.81.62.43.2400.81.62.43.24

-25-25-20

竖向位移

竖向位移

竖向位移

-50-50-40

-75-75-60

-100支护阻力Pi/MPa-100支护阻力Pi/MPa-80支护阻力Pi/MPa

（a）Nc=0.063（b）Nc=0.10（c）Nc=0.15

24测点1测点2

30测点1测点2测点3测点4

测点3测点418测点5

测点5

2012

106

Uy/cm

0

Uy/cm0

00.81.62.43.24

00.81.62.43.24-6

-10

竖向位移-12

竖向位移-20

-18

-30-24

-40支护阻力Pi/MPa-30支护阻力Pi/MPa

（d）Nc=0.20（e）Nc=0.25

图7-1不同挤压因子下围岩竖向位移-支护强度变化曲线

如上图所示，当Nc=0.063、0.10和0.15时，测点位移随支护阻力变化曲线有较为明显

转折点，即当支护阻力达到一定后，增加支护阻力对于减小测点位移效用有较为明显减弱，

而Nc=0.20和0.25时曲线则近于线性。同时，当Nc=0.15时，当支护强度达到1.5MPa（实

际工程中所能提供较大支护强度）时，测点最大竖向位移仍高达49.8cm，仍不可控；而当

Nc=0.2时，当Pi=0.4MPa时，测点1的沉降为29.2cm，已控制在30cm范围内。综合上述考

虑，提出“对于Nc＞0.20的围岩可采用强力被动支护体系”这一建议。当挤压因子Nc＞0.20、

且采用预应力锚索系统支护时，也可参照实施。

7.1.2公路挤压性围岩隧道应采用曲边墙拱形带仰拱的复合式衬砌。

条文说明

19

复合式衬砌是由内外两层衬砌组合而成，第一层称为初期支护(一般是喷锚衬砌)，第二

层为二次衬砌(一般是整体式衬砌)，初期支护与二次衬砌之间夹防水层。

初期支护（喷锚衬砌）是由喷射混凝土、预应力锚索/锚杆、钢拱架、喷射混凝土和钢

筋网等组成；二次衬砌为整体式衬砌，采用模筑混凝土衬砌或模筑钢筋混凝土衬砌。

7.1.3公路挤压性围岩隧道衬砌设计应综合考虑围岩地质条件、断面形状、支护结构、施

工条件等，充分利用围岩的自承能力。衬砌应有足够的强度、稳定性和耐久性，保证隧道长

期使用安全。

7.1.4公路挤压性围岩隧道支护与衬砌结构类型、支护参数，应综合考虑围岩特性、断面

跨度、隧道埋深、变形等级、结构受力特点、施工方法等因素，通过工程类比和数值模拟法

综合分析确定。在施工阶段，尚应根据现场监控量测结果调整支护参数，实行动态设计，必

要时可通过试验分析确定。

条文说明

隧道设计阶段，设计者难以精确预测各种复杂条件下围岩大变形等级，可通过工程类比

和经验进行预设计，在工程实施过程中，是通过现场监控量测，观测围岩与初期支护的变形

变化，掌握围岩动态及支护结构受力状态，及时进行支护参数调整。对重要工程、特殊地段、

工程类比无可借鉴时，需先通过试验确定。

7.1.5挤压性围岩隧道仰拱结构宜加强，变形潜势分级强烈地段宜加大仰拱曲率。

7.1.6预应力锚索主动支护体系应由变形等级高的地段向变形等级低的地段延伸加强，

延伸长度不宜小于2B。

7.2开挖

7.2.1公路挤压性围岩隧道开挖宜采用机械开挖，并辅以钻爆法。

7.2.2公路挤压性围岩隧道预留变形量的设置应综合考虑变形等级、围岩特征、开挖跨

度、埋置深度、支护条件、补强空间及施工方法等因素，采用工程类比法确定；当无类比资

料时可按7.2.2表采用，并应根据现场监控量测结果进行调整。

表7.2.2预留变形量建议值（mm）

变形等级Ⅰ级Ⅱ级Ⅲ级Ⅳ级

小、中跨（B≤14m）100～200200～300300～450450～600

大跨及以上（B＞14m）200～300300～450450～600600～800

注：根据围岩变形的不均匀性，预留变形量可分工序、分部差异化设置。

7.3支护

20

7.3.1在隧道开挖后掌子面不能自稳地段、拱部易出现剥落或局部坍塌、塌方段，可采用

超前小导管支护。超前小导管设计应符合下列规定：

1宜采用直径为42～50mm无缝钢管，长度宜为3.0～5.0m。

2管壁应钻注浆孔，孔径宜为6～8mm，间距宜为150～25