中日山嶺隧道技術規范的比較暨日本盾構法施工規范1、比較對象目前，日本在山嶺隧道中，具有權威性的規范就是由土木學會制定的【隧道標準示范書】（2006年版），即我們所謂的”隧道工程技術規范”。分別按三大主流施工方法，即：礦山法、盾構法及明挖法分三冊出版。在該示范書中，同時規定除本示范書外，下列示范書、技術標準亦應遵守。1、混凝土標準示范書（規準編）（2005）土木學會2、混凝土標準示范書（施工編）（2002）土木學會3、混凝土標準示范書（維修管理編）（2001）土木學會4、鐵道結構物等設計標準·同解說城市礦山法隧道（2002）鐵道綜合技術研究所5、公路隧道技術標準（構造編）（2003）日本道路協會本文，中日山嶺隧道技術規范的比較，就是以上述標準示范書、技術標準與我們現行的下列規范、暫行規定等進行的比較。2、日本規范、技術標準的現狀1）日本規范、技術標準的指導思想日本國土交通省2002年提出“土木、建筑設計的基本方針”，該方針是以ISO2394和Eurocode0規定的結構物設計基本方針和體系而提出的。因此，此后編制的技術標準，都是以下述指導思想為依據的。其指導思想有二：一個是結構物的設計要從“構筑一個結構物”的思想，轉變為“更好地使用一個結構物”的思想；也就是說，結構物設計要從單純的力學設計轉變為性能設計；或者說轉變為以力學性能為對象的性能設計。一個是結構物設計必須是包括從勘查、規劃、設計、施工及營運的全過程的設計，也就是說，必須把結構物的維修管理納入到設計中因此，日本土木學會分別制定了【混凝土標準示范書】，分為構造性能核查編（2002）、施工編（2002）及維修管理編（2001）。山嶺隧道，基本上是屬于混凝土結構一類的結構物，因此，其規范、技術標準的主導思想來自于【混凝土標準示范書】。【混凝土標準示范書】一變，隧道規范及技術標準也隨之而變。因此，隨著【混凝土標準示范書】的修訂，日本土木學會接著就修訂【隧道標準示范書】，這就是目前實施的【隧道標準示范書】。日本國土交通省鐵道局也開始就委托鐵道綜合技術研究所著手編制【鐵道結構物等設計標準】，【城市礦山法隧道設計標準】就是其中之一（作者注：這本標準主要針對城市鐵路隧道隧道，地下鐵道歸屬于鐵道局管理，因此，也是針對地下鐵道的，對山嶺隧道的洞口段及淺埋段也適用），與之配套的還有【鐵路隧道維修管理標準】（2007）等。2）規范、技術標準的體系日本鐵路隧道的規范、設計標準，基本上是由土木學會和鐵道綜合技術研究所，編制的。公路隧道的規范、設計標準則是由日本道路協會編制的。編制單位具有相當的權威性，但編制的規范、技術標準、指南都不具有約束性。其約束性主要體現在投標的過程中，即：業主指定工程設計施工必須符合那個規范或標準，那個規范和標準才具有一定的約束性。這與我們的規范、暫行規定等具有約束性是完全不同的。在日本真正具有約束性的是國家標準，例如，JIS等。其它都是沒有約束性的。除國家的法規、法令外，日本的規范、技術標準大致分為三個層次。第一層次：標準示范書類：例如，混凝土標準示范書、隧道標準示范書等；第二層次：技術標準或設計標準類：例如，鐵道結構物設計標準、公路隧道技術基準（構造編）等；第三層次：有針對性的指南（指針）類：例如，“新奧法設計施工指南”（1996）、“噴混凝土指南（隧道編）”（2005）、“隧道混凝土施工指南”（2000）、“高性能噴混凝土設計施工指南”、建設業勞動災害防止協會編寫的“隧道施工通風技術指南”（1990）等。這一層次的指南，實質上是對規范、技術標準的補充，包括新技術、新工法的應用等，其應用價值絲毫不遜于規范和技術標準。因此，日本各協會、都在編制指南上投入很大力量。指南的許多內容的絕大部分，都納入以后修訂的規范和技術標準中。其實，日本在規范、技術標準、指南之外，還有一個層次，就是手冊。這是集某種技術之大成而編寫的工具書。如由山本埝教授主編的“隧道實用手冊”、鐵道綜合技術研究所編寫的“隧道近接施工對策手冊”和“城市鐵道結構物近接施工對策手冊”，日本鐵鋼聯盟編寫的“鋼纖維混凝土設計施工手冊”（隧道編）等。3）規范的構成與內容以日本2006年版的【隧道標準示范書、礦山法編】為例加以說明。該示范書由總論、規劃及調查、設計、施工、輔助工法、特殊圍巖及城市礦山法隧道、施工管理、TBM工法、背板工法、豎井和斜井等10篇構成。共234條文。其中特殊圍巖及城市礦山法隧道和TBM工法兩篇是第一次出現的示范書中。第1篇總則，包括適用范圍、用語定義、有關法規及礦山法的選擇和研討步驟。第2篇規劃和調查，包括規劃的基本原則，如隧道的線形（平面及縱斷面）、凈空斷面及隧道的附屬設施等；調查的基本原則，如圍巖條件的調查、當地條件的調查、調查成果的整理與利用等。施工計劃的基本原則，如工區的劃分、施工方法的選定、輔助坑道的設置、施工道路、洞外設備及棄碴場等。第3篇設計，共分通則、設計基本原則、支護設計、襯砌設計、仰拱設計、防排水設計、洞口段及洞門設計、分支及擴大段設計、近接施工設計等9章。其中，近接施工設計是第一次出現在示范書中。第4篇施工，由通則、安全衛生、環境保護、測量、開挖、出碴、洞內運輸、支護、襯砌、防排水等的施工和洞口段施工11章構成。第5篇輔助工法，除一般規定外，主要按確保隧道施工安全的輔助工法和保護周邊環境的輔助工法分開編寫。第6篇特殊圍巖及城市礦山法隧道，其中城市礦山法隧道是第一次出現在示范書中。因為最近幾年城市在土砂圍巖中采用礦山法修筑隧道的工程實績越來越多，因此在鐵道綜合技術研究所編制的【鐵道結構物設計標準·城市礦山法隧道】（2002）的基礎上，增加了此篇。這里所指的特殊圍巖包括未固結的、膨脹性的、產生巖爆的，高熱、溫泉、有害氣體的及高壓、大量涌水的圍巖。第7篇施工管理，包括進度管理、質量管理和成型管理、觀察與量測4章。第8篇TBM工法也是首次出現的一篇，包括適用范圍、TBM工法的規劃及調查、規劃、設計、施工及施工管理、觀察及量測、安全衛生、作業環境的維護、特殊用途的TBM等8章。第9篇背板法，是指傳統工法而言，一般說限制在小斷面隧道中應用。因此其規定也主要是針對小斷面隧道的。第10篇豎井和斜井，由豎井設計、豎井施工、斜井設計、斜井施工、豎井及斜井的洞底設備等4章構成。應該說明，示范書是針對所有采用礦山法修筑的隧道的，包括鐵路隧道、公路隧道、水工隧洞、小斷面隧道以及地下鐵道等，并非單獨針對鐵路隧道的。其應用都體現在條文的解說中。本示范書把設計和施工合并在一起是一個特點。在日本的隧道工程界，始終認為，隧道設計的成果是由施工來實現的，不管設計如何好，但施工不到位或不良也拿不出滿意的結構物來。因此，把規范施工行為的準則與設計有機地結合在一起，是非常必要的。另外還應說明，日本與我們的設計施工體制不同，日本基本上沒有獨立的設計單位，工程設計與施工基本上是由承包單位承擔的。這可能也是在規范中把設計施工合并在一起的一個原因。日本規范和技術標準另一個特點就是每個條文緊接著都有一個比較詳細的解說（即條文說明）。應該說，規范的條文是比較簡潔、明確的，是“畫龍點睛”。而解說則詳細地說明了條文的“來龍去脈”，提供了許多確保條文實施的建議和要求。我們則恰恰相反，條文用的筆墨太多，而條文說明過于簡陋，有的還沒有條文說明。其次，在日本的一些設計標準、指南中，一個重要構成部分，就是“參考資料”，類似我們的附件。參考資料給出許多研究成果、統計數據以及實用的設計方法等。例如，在【城市礦山法設計標準】中，就列出46個參考資料，其中包括掌子面穩定性評價方法、超前支護設計方法以及管理基準值設定例等等具有實用價值的資料。同樣地，在【噴混凝土指南】（隧道篇）中也列出有關噴混凝土設計的一些參考資料，包括噴混凝土制造的施工設備、一些噴混凝土的應用事例等。依上所述，日本隧道規范及技術標準，大體上是由前言（編寫說明或修訂說明）、編寫人員名單、目錄、條文及解說和參考資料幾部分構成的。這與我們的規范、技術標準大同小異。另外也要指出，日本的規范、技術標準，基本上都是由官方委托有關協會或研究單位編寫的。委托單位則組成由知名學者主導的，有研究、學校、企業等人員組成。如【隧道標準示范書】（礦山法）（2006年版）修訂委員會就是由16人組成，下設總論、規劃和調查、設計、施工（包括輔助工法、豎井、斜井）、特殊圍巖及城市礦山法隧道、施工管理等6個分科組，人員達50余位。這與我們編寫的方法截然不同。而且編寫時間比較富裕。3、技術比較（1）關于圍巖分級日本的鐵路隧道和公路隧道的圍巖分級，基本上都是定量的分級。鐵路隧道和公路隧道的圍巖分級指標列于表1。表1圍巖的分級指標指標鐵路隧道公路隧道定量指標物探參數彈性波速度彈性波速度鉆探參數RQD圍巖條件、物性參數圍巖強度應力比圍巖強度應力比相對密度、細顆粒含有率控制基準凈空位移值凈空位移值定性指標圍巖種類及特性按巖石性質分為7類按塊狀、層狀分組，而后按強度分級隧道開挖狀態，如掌子面穩定性等圍巖狀態，如水和不連續面的影響等從指標上看，日本充分利用了在隧道設計階段用物探、鉆探等地質勘察方法獲得的地質數據，如彈性波速度和表達鉆探巖心狀態的RQD。在土質圍巖中，則通過物性試驗獲得相對密度和細顆粒含有率，作為區分砂質土和粘性土的指標。另一個指標就是凈空位移值，作為控制位移的大致標準。我們的圍巖分級基本上是定性的，缺少定量的指標，對圍巖級別的判定，主觀臆測的成分較重。實際上，我們在設計階段也做了大量的地質工作，也取得了不少的地質數據，可惜的是，沒有把這些數據進行統計、整理和分析，因此也無法使圍巖分級定量化。在定量指標的確定上，基本上是以定量的統計數據和基礎性研究為基礎的。日本鐵路隧道的圍巖分級，比較重視低級別圍巖和特殊圍巖的劃分，例如在Ⅰ級圍巖（相當于我們的Ⅴ、Ⅵ級圍巖），按圍巖的性質就分為ⅠN、ⅠS、ⅠL三級，其中ⅠN是一般圍巖，ⅠS是具有塑性化的圍巖，ⅠL是指未固結的松散的土質圍巖。另外對一些標準支護模式不能適用的圍巖，稱為特殊圍巖，分出特S和特L兩級。我們也開始關注這個問題，但在低圍巖級別劃分上還存在問題。附件一列出日本鐵路隧道和公路隧道圍巖分級表，以供參考。（2）有關結構設計的內容【日本隧道標準示范書】第3篇設計，由通則、設計基本原則、支護設計、襯砌設計、仰拱設計、防排水設計、洞口段及洞門設計、分支及擴大段設計、近接施工設計等9章構成。其中，近接施工設計是第一次出現在示范書中，是以“隧道近接施工對策手冊”和“城市鐵道結構物近接施工對策手冊”為基礎編寫的。而在【城市礦山法隧道設計標準】中，超前支護也第一次獨立成節地例如設計標準之中。1）設計的基本原則我們與日本在隧道設計基本原則上的最大差異是在二次襯砌上。日本的二次襯砌，基本上采用素混凝土。但在埋深小的土砂圍巖、洞口段等地段，考慮以后荷載可能的變化或者可能產生偏壓的場合，包括在城市隧道采用全包防水的場合，才采用承載的襯砌，甚至采用鋼筋混凝土襯砌。在一般情況下，日本的二次襯砌基本上是按照不承載（安全儲備）的原則設計的，以跨度10m左右的隧道為例，我們與日本的規定比較列于表1。表1二次襯砌厚度（cm）比較表圍巖分級中國鐵路隧道日本鐵路隧道日本公路隧道Ⅰ（Ⅵ）『A』Ⅱ（Ⅴ）『B』303030Ⅲ（Ⅳ）『C1』353030Ⅳ（Ⅲ）『C2』403030Ⅴ（Ⅱ）『D1』453030Ⅵ（Ⅰ）『D2』個別設計3030注：表中圍巖級別分別為中國、日本鐵路（）、日本公路『』我們因為在超前支護、初期支護的技術上不能把位移控制在要求的容許值上，才考慮在按圍巖級別的降低，逐級加厚二次襯砌。從國情和目前的技術、管理現狀出發，我們這樣做，也是無可非議的。但，擺在我們面前的課題就是：在一般圍巖條件下，如何通過加強初期支護和超前支護的作用，使之與圍巖一起能夠擔負坑道穩定的功能，從而使二次襯砌不承載，仍然是我們要考慮的問題。日本的觀點很明確，二次襯砌承載是有條件的。例如：日本在城市礦山法隧道設計標準中就明確規定（第60條）二次襯砌在下述場合，應具相應的力學功能，也就是說是承載的。·圍巖變形不收斂的場合施設二次襯砌時，要具有能使圍巖穩定的約束力；·襯砌施工后，發生水壓、上覆荷載等外力作用時，要能夠承受其荷載；·對使用后的外力變化和圍巖、支護材料的劣化，需要提高結構物耐久性時；·需要提高抗震性的斷層破碎帶；·易受偏壓、上覆荷載、地震影響的洞口段；·翻漿冒泥可能性大的場合等。因此，增加二次襯砌需要具有力學功能的條文是有必要的。此時的二次襯砌需要采用解析方法進行設計。2）設計方法日本【隧道標準示范書、隧道編】明確規定，隧道支護結構的設計方法有三。即：·標準設計的方法；·工程類比的方法；·解析設計的方法。同時在新奧法指南中又明確規定各種方法的應用條件。實際上，我們的設計也是這樣做的。但在什么條件下應該采用什么方法，并沒有明確地給定。例如日本新奧法設計施工指南關于設計方法的規定（第9條）在初步設計中，原則上采用以下方法。（1）標準支護模式設計（2）類似條件設計（3）解析手法設計而且規定了在什么條件下，采用什么設計方法比較合適。如表2所示。表2設計方法的劃分設計方法圍巖條件設計條件標準支護模式·一般圍巖(Vn、Ⅳn、Ⅲn、Ⅱn、In)·特殊圍巖(INIL)·一般條件(標準斷面)類似條件·特殊圍巖(特S、特L)·一般圍巖(符合右欄的特殊條件)·特殊條件(大斷面、偏壓地形、埋深極小或極大、地表面下沉有限制等)解析方法而在【城市礦山法隧道設計標準】規定，工程類比方法應在進行類比性（表3）和妥當性（表4）的研究后才能采用等。表3研究類比性的項目項目注意點圍巖條件圍巖級別IN~特L地形、埋深埋深、不穩定的偏壓地形、其他特殊的圍巖性質（沖積低地等不整合面、斷層等）地質、土質的構成和性質地層名稱、地質年代、成層構造、層組、層相、固結程度、滲透性、地下水位等斷面形狀單線、雙線、新干線、車站水壓防水型、排水型對周邊影響的限制限制值完成后的接近施工種類、位置關系、規模等抗震研究條件（預定地震動等）表4妥當性研究的項目項目注意點妥當性研究的量測值開挖工法分部尺寸、一次掘進長度掌子面穩定性、地表面下沉、接近結構物位移等掌子面穩定對策設計方法、設計、影響預測方法等地下水對策周邊影響對策超前支護初期支護設計方法、設計、解析方法等地表面下沉、凈空位移、拱頂下沉、噴混凝土應力、襯砌應力、使用開始后有無變異等二次襯砌及仰拱3容許位移值或預留變形量在設計中，我們有一個預留變形量的規定，與我們不同的是，日本在設計中，有一個容許位移值的規定。另外，只在I級圍巖中規定了一個預留變形量（10cm）。其他圍巖都沒有預留變形量都要求。表5是日本鐵路隧道凈空位移值的管理基準例。表5鐵路隧道凈空容許位移基準圍巖級別容許凈空位移值單線雙線、新干線IS或特S75mm以上150mm以上IL25～75mm50～150mmⅡN～ⅤN25mm以下50mm以下日本把容許位移值和超挖聯系到一起，設定預留變形量，因此當超挖小于容許位移值時，皆不考慮預留變形量。也就是說當超挖小于表5所列的容許位移值時，就可以不設預留變形量。根據日本的施工經驗，只有在圍巖級別為Ⅰs的場合，才考慮設置10cm的預留變形量,即在表5的容許位移值上加10cm。我們既規定了預留變形量（施工規范表6.1.3），也規定了隧道容許超挖值（施工規范表6.2.1），以跨度10m左右的隧道為例，兩者的合計如表6所示，比日本規定的數值要大。表6隧道超挖值和預留變形量（mm）Ⅱ（Ⅴ）（10～30）＋10050Ⅲ（Ⅳ）（30～50）＋15050Ⅳ（Ⅲ）（50～80）＋15050Ⅴ（Ⅱ）（80～120）＋10050Ⅵ（Ⅰ）設計確定50～150（ⅠS）150＋100圍巖級別中國鐵路隧道（預留變形量＋超挖值）日本鐵路隧道的預留變形量注：（）內為日本鐵路隧道的圍巖級別4）支護結構參數表日本和我們的規范都給定了一個支護結構參數表。在日本2006年版的【隧道標準示范書】之前，隧道支護結構參數表，都是按單線、雙線和新干線三種情況給定的，與我們按單線、雙線給定的情況相同。但在2006年版中，隧道支護結構參數表是按大斷面、中斷面和小斷面三種情況給定。小斷面指凈空跨度為3.0～5.0m，如水工隧洞以及單線鐵路隧道；中斷面指凈空跨度8.5～12.5m的，如新干線隧道、雙線鐵路隧道和大斷面指凈空跨度12.5～14.0m的，如三車道公路隧道等。洞口段的支護結構的參數。也同樣處理。據此日本公路隧道的洞身段支護結構參數如表1、2、3所示；洞口段的支護結構參數如表4、5、6所示。表1日本公路隧道標準的支護結構參數（凈空寬度3.0～5.0m）圍巖級別支護模式一次掘進長度m錨桿鋼支撐噴混凝土厚度cm襯砌厚度cm開挖方法長度m施工間隔施工范圍類型施工間隔m環向m縱向mBB2.0無－－－－520全斷面法C1C11.52.01.21.2～1.5上下半斷面－520C2C21.22.01.21.2～1.5－520D1D11.02.01.01.0H1001.01020D2D21.02.0～3.01.0以下1.0H1001.010～1220注：根據該隧道的利用情況和圍巖狀況，有時可以省去二次襯砌表2日本公路隧道標準的支護結構參數（凈空寬度8.5~12.5m）圍巖級別支護模式一次掘進長度m錨桿鋼支撐噴混凝土厚度cm襯砌厚度變形富余量cm開挖方法長度m施工間隔施工范圍上半斷面類型下半斷面類型施工間隔m拱墻cm仰拱cm環向m縱向mBB2.03.01.52.0上半斷面120°－－53000微臺階法或上半斷面臺階法C1C11.53.01.51.5上半斷面－－1030（40）0C2C2a1.23.01.51.2上下半斷面－－1030（40）0C2b1.23.01.51.2H125－1.21030（40）0D1D1a1.03.01.21.0上下半斷面H125H1251.01530450D1b1.04.01.21.0H125H1251.01530450D2D21.0以下4.01.21.0以下上下半斷面H150H1501.0以下20305010注：1、支護結構a、b的劃分原則是圍巖級別為C2、D1的場合，基本上采用b。當預計開挖變形比較小，掌子面穩定的場合，可采用a。2、在（）內表示的圍巖級別范圍中，當遇有第三紀泥巖、凝灰巖、蛇紋巖等粘性土巖和風化結晶巖、溫泉余土時，應設置（）內的仰拱；需要早期閉合斷面的場合，可用噴混凝土臨時仰拱閉合，但其厚度應參考上下斷面的噴射厚度分別決定。3、即使圍巖級別為D1當下半部圍巖比較堅硬，長期承載力充分，無因側壓擠出的場合，可以省去仰拱。4、在圍巖級別為D1的場合，一般在上半部設置金屬網。在D2的場合通常上下斷面都要設置金屬網；5、采用鋼纖維噴混凝土的場合可以省去金屬網。6、在圍巖級別D2中采用上半斷面工法開挖上半斷面時，與采用帶輔助臺階的全斷面法開挖，因為沒有時間差，下半部的變形富余量，可按10cm設計，并在實際施工中根據量測結果調整7、圍巖級別A、E的場合應另外研究表3日本公路隧道標準的支護結構參數（凈空寬度12.5～14.0m）圍巖級別支護模式一次掘進長度m錨桿鋼支撐噴混凝土厚度cm襯砌厚度變形富余量cm開挖方法長度m施工間隔施工范圍上半斷面類型下半斷面類型施工間隔m拱墻cm仰拱cm環向m縱向MBB2.04.01.52.0上半斷面－－1040－0微臺階法、上半斷面臺階法、中隔壁法等C1C11.54.01.21.5上下半斷面－－1540（45）0C2C21.24.01.21.2上下半斷面H150－1.21540（45）0D1D11.06.01.01.0上下半斷面H150H1501.02040500D2D21.0以下6.01.01.0以下上下半斷面H200H2001.0以下25405010注：1、在（）內表示的圍巖級別范圍中，當遇有第三紀泥巖、凝灰巖、蛇紋巖等粘性土巖和風化結晶巖、溫泉余土時，應設置（）內的仰拱；2、需要早期閉合斷面的場合，可用噴混凝土臨時仰拱閉合，但其厚度應參考上下斷面的噴射厚度分別決定。3、即使圍巖級別為D1當下半部圍巖比較堅硬，長期承載力充分，無因側壓擠出的場合，可以省去仰拱。4、在圍巖級別為C2的場合，一般在拱頂附近，在圍巖級別為D1、D2的場合，上下斷面都要設置金屬網。采用鋼纖維噴混凝土的場合可以省去金屬網。6、在圍巖級別D2中采用上半斷面工法開挖上半斷面時，與采用帶輔助臺階的全斷面法開挖，因為沒有時間差，下半部的變形富余量，可按10cm設計，并在實際施工中根據量測結果調整7、圍巖級別A、E的場合應另外研究表4洞口段標準支護結構參數（凈空寬度12.5m～14.0m）開挖方法一次掘進長度m錨桿鋼支撐噴混凝土厚度cm襯砌厚度長度m施工間隔上半斷面類型下半斷面類型施工間隔m拱墻cm仰拱cm環向M縱向m上半斷面臺階法1.06.0（3.0）1.0（0.5）1.0（1.0）H-200H-2001.0254550上半斷面中壁法主洞1.06.0（3.0）1.0（0.5）1.0（1.0）H-200H-2001.0254550中臂1.03.0（3.0）1.2（0.6）1.0（1.0）H-1501.015－50側導坑超前法主洞1.06.0（3.0）1.0（0.5）1.0（1.0）H-1501.0以下254550以上導坑1.02.0（2.0）1.0（0.5）1.0（1.0）H-1251.010－－中央導坑超前法主洞1.06.0（3.0）1.0（0.5）1.0（1.0）H-200H-2001.0以下254550以上導坑1.02.0（2.0）1.0（0.5）1.0（1.0）H-125H-1251.010－－注：1、錨桿設置在側壁附近，根據情況可適當擴大打設范圍，錨桿長度以6.0m為標準；2、正面錨桿，必要時設置在拱頂120范圍內，以保證掌子面拱部的穩定；3、中隔壁法在中隔壁設置的錨桿，中央導坑法中在導坑設置的錨桿，考慮后面的作業，可采用易于切斷的塑料錨桿；4、考慮斷面閉合效果，噴混凝土的腳部應有仰拱支持。5、金屬網在臺階法中，設置在上下斷面中，在側壁導坑法中設置在上半斷面。6、隨著斷面的大型化，要加強對洞口段偏壓對策的研究；表5洞口段標準支護結構參數（凈空寬度8.5m～12.5m）開挖方法一次掘進長度m錨桿鋼支撐噴混凝土厚度cm襯砌厚度長度M施工間隔上半斷面類型下半斷面類型施工間隔m拱墻cm仰拱cm環向M縱向m上半斷面臺階法1.04.0（3.0）1.2（0.6）1.0（1.0）H-200H-2001.0253550側導坑超前法主洞1.04.0（3.0）1.2（0.6）1.0（1.0）H-200－1.0以下253550以上導坑1.02.0（2.0）1.0（0.6）1.0（1.0）H-1251.010－－注：1、錨桿設置在側壁附近，根據情況可適當擴大打設范圍；2、正面錨桿，必要時設置在拱頂120°范圍內，以保證掌子面拱部的穩定；3、金屬網在臺階法中，設置在上下斷面中，在側壁導坑法中設置在上半斷面。表6洞口段標準支護結構參數（凈空寬度3.0～5.0m）開挖方法一次掘進長度m錨桿鋼支撐噴混凝土厚度cm襯砌厚度長度M施工間隔上半斷面類型下半斷面類型施工間隔m拱墻cm仰拱cm環向M縱向m全斷面法1.02.0（2.0）1.0（0.6）1.0（1.0）H-125H-1251.0102020注：1、錨桿設置在側壁附近，根據情況可適當擴大打設范圍；2、正面錨桿，必要時設置在拱頂120°范圍內，以保證掌子面拱部的穩定；3、金屬網可在拱頂及側壁設置。日本新干線鐵路隧道是按250km/h速度目標設計的。其寬度大致在9.5～10.5m左右。因其車輛的密封性比較好，隧道凈空斷面積相對也比較小。其支護結構參數相當于日本公路隧道寬度在8.5～12.5m范圍內。日本新干線隧道的支護結構參數列于表9。表9新干線隧道標準支護參數支擴構件標準支護模式錨桿噴混凝土（cm）鋼支撐配置長度(m)×根數間距(m)拱、墻仰拱種類ⅣNP－－－5（平均）－－ⅢNP拱2×0~6（隨意）5(平均)－－ⅡNP拱3×10l.510(平均)－－ⅠNP拱、墻3×141.010(最小)－(100H)*ⅠSP拱、墻3×84×12l.010(最小)15（最小）100HⅠLP拱、墻3×12l.015(最小)－100H2）如采用鋼支撐，以括號內種類為準。應該指出：表9僅列出初期支護的參數。因為二次襯砌是按安全儲備設計的，其厚度與圍巖級別無關，基本上采用30cm。與我們的支護結構參數表不同處參見下表。表支護結構參數表的比較日本的項目我們的項目圍巖級別圍巖級別支護模式－一次掘進長度m－錨桿錨桿鋼支撐鋼架噴混凝土厚度cm噴混凝土厚度cm襯砌厚度二次襯砌厚度cm變形富余量cm－開挖方法－－鋼筋網我們多了個鋼筋網，則少了支護模式一次掘進長度、變形富裕量和開挖方法四項。（1）在日本隧道支護結構參數中把一次掘進進尺作為一個參數，例如在與相當于我們Ⅱ級圍巖的情況，一次掘進進尺不超過2.0m。而在洞口段，不管圍巖級別，一概不超過1.0m。控制一次掘進進尺的目的，在Ⅱ級圍巖中，主要是控制爆破對圍巖的損傷，而在軟弱破碎圍巖中，則主要是控制對圍巖的擾動。后者與我們在軟弱破碎圍巖中，采用“短進尺”的原則是一致的。其次是控制爆破對低齡噴混凝土的影響。一般說，噴混凝土是靠近掌子面噴射的，會強烈地受到爆破的影響。特別是對低齡噴混凝土。日本在一座斷面積為76m2，采用臺階法施工的公路隧道中，曾進行爆破對噴混凝土影響的試驗研究。一次爆破炸藥量為80~132kg，噴混凝土距掌子面0.75m，材齡1.5d。爆破后在噴混凝土中產生最大56.3cm/s的振動速度，但沒有發生有害的開裂。雖然目前還沒有相應的規定，但一般認為，爆破振動速度控制在50cm（2）第2個不同是關于預留變形量的規定。這與預留變形量的定義有關。日本的預留變形量定義是：設計凈空斷面需要考慮的超過容許位移值的部分。也就是說，在不同圍巖中開挖隧道，都要產生預計的變形，而預留變形量則是指超過這個容許位移值的部分。因此，預留變形量的規定就有2種方法。一種方法像我們采用的方法，就是把預計變形量和可能超過與預計變形量的部分一并考慮，作為設計凈空斷面的依據，日本則是僅僅把超過預計變形量的部分，作為設計凈空斷面的依據。兩者是區別在于：日本在各級圍巖中修筑隧道，都要把開挖引起的變形控制在預計變形量范圍之內，只是在相當與我們Ⅵ級圍巖中，才考慮增加10cm的預留變形量。（3）日本越來越重視施工方法對支護結構參數的影響，因此在支護結構參數中，同時給定建議的施工方法。例如日本在【新奧法指南】中列出圍巖級別與開挖方法的標準如表14。表14圍巖級別與開挖方法的標準圍巖劃分隧道開挖方法圍巖種類圍巖級別一般圍巖Ⅴ全斷面法Ⅳ全斷面法Ⅲ全斷面法Ⅱ全斷面法或臺階法ⅠN全斷面法或臺階法特殊圍巖ⅠS短臺階法ⅠL短臺階法（弧形開挖）特S、特L另行研究因此，配合標準設計，施工方法也應逐步標準化，也是當前設計技術的一個趨勢。從日本的隧道支護結構參數表中建議的施工方法看，基本上是以全斷面法和臺階法為主體，只是在跨度12.5m～14.0m的情況，才建議考慮采用其它方法。也就是說，在相當我們的2車道公路隧道和雙線鐵路隧道的場合，在各級圍巖中，基本上都建議采用全斷面法和臺階法。這也說明隧道采用礦山法施工時，由于施工技術的發展，特別是施工機械的進步以及快速施工的要求等，而逐步向大斷面開挖的方法邁進。我們的經驗也證實了這一點。(4)日本公路隧道洞口段的支護結構參數，基本上是按施工方法和隧道寬度給定的。因為洞口段的地質條件，一般說是比較差的，因此，在決定支護結構參數時，基本上是按DⅡ條件考慮的。5)仰拱日本的隧道標準示范書對仰拱異常重視，從1994年版開始就與二次襯砌并列單獨成章（第3篇第5章仰拱）。對仰拱的形狀和厚度以及混凝土配比等作出了相應的規定。表是鐵路隧道有關仰拱設置的規定。而我們僅僅在隧道襯砌中列出一條（設計規范7.2.6條）。實際上我們通過客運專線隧道的建設，已經充分認識到仰拱在設計和施工中的作用。表2新干線鐵路隧道仰拱設置基準圍巖級別ⅤⅣⅢⅡNⅠNⅠSⅠL厚度（cm）－－－研究確定45噴射15＋30456）近接施工的設計這是第一次出現的2006年版隧道標準示范書中的。主要是針對城市隧道日益增加的情況提出的。其中包括近接既有結構物的隧道的設計、相互接近的隧道的設計以及受接近施工影響的隧道的設計，雖然規定的比較原則，但給出了設計的基本要求。7）超前支護在【城市礦山法隧道設計標準】中，把超前支護單獨列為一章（第3編設計－第4章超前支護），對其功能、設計方法，適用條件以及其主要參數等做出規定。說明在城市地質條件下，為維護掌子面的穩定，超前支護是不可缺少的手段。在設計中作為與初期支護同等重要的方法，體現在支護結構參數表中。下表就是一例。表雙線隧道標準支護模式（新干線）（第3章－3.3.2條）支護模式圍巖級別噴混凝土鋼支撐錨桿短超前支護上下半斷面（mm）仰拱（mm）間距（一次掘進長度）（m）上下半斷面（mm）仰拱（mm）長度（m）根數長度（m）環向間距（m）ⅠNPⅠN2002001.01251253.0122.00.6ⅠLCPⅠLC2502501.01501253.0123.00.6ⅠLSPⅠLS2502501.01501503.0103.00.6在該設計標準中將超前支護分為3種類型。即：短超前支護（3～5m）、中超前支護（10m以下、長超前支護（10m以上），并給出標準的支護參數。(3)有關施工的內容1）輔助工法日本從【新奧法設計施工指南】開始就把輔助工法正式列入指南和規范中，【隧道標準示范書】也同樣把輔助工法單獨列為一章（第5章輔助工法）。而城市礦山法隧道設計標準，在編制過程中，認為從本質上看，確保掌子面穩定和抑制對周邊環境的影響的超前支護、圍巖補強、降低地下水位等方法是基本的方法，不是處于輔助地位的方法，因此，為了避免誤解沒有采用輔助工法這一用語。而在設計標準中分別以對策（2.4對策）和超前支護（第4章超前支護）等體現。為了更好的應用，在參考資料中又列出掌子面穩定評價方法、超前支護的機理、試驗、工程實績等具有實用價值的資料。日本在隧道標準示范書中，把輔助工法分為2大類。即確保施工安全的輔助工法和保護周邊環境的輔助工法，更進一步細分為掌子面穩定對策、地下水對策、地表面下沉對策以及近接結構物對策等輔助工法。在對策中包括超前支護、掌子面補強、腳部補強、圍巖補強等方法（表）。表輔助工法的分類工法目的圍巖確保施工安全保護周邊環境掌子面穩定對策地下水對策地表面下沉對策近接結構物對策硬巖軟巖土砂拱頂的穩定掌子面的穩定腳部的穩定超前支護注漿小導管○○○○長鋼管○○○○○管棚○○○○○水平旋噴○○○○○○預襯砌○○○○○掌子面補強掌子面噴混凝土○○○○掌子面錨桿○○○○長掌子面錨桿○○○○○腳部補強腳部補強錨桿○○○○腳部補強鋼管○○○○臨時仰拱○○○地下水位對策排水排水鉆孔○○○○○○○○淺井點○○○○○深井點○○○○○排水坑道○○○○○○○止水注漿○○○○○○○○○○隔離壁○○○○○圍巖補強注漿○○○○○地表垂直錨桿○○○○○：比較經常采用的方法2）觀察與量測日本2006年版隧道標準示范書中，把觀察和量測作為施工管理（第7篇）的重要組成部分列入在該篇中。日本道路協會最近修訂出版了【公路隧道觀察和量測指南】（2007年）。與我們最大的不同在觀察、量測項目的定位和選定上。例如【示范書】把觀察和量測基本上分為兩大類。即：·有關圍巖穩定性、動態的觀察和量測；·有關支護穩定性、動態的觀察和量測。其觀察、量測的項目及選定標準分別列于表1和表2。解說表7.5以圍巖和支護為對象的主要觀察、量測項目例分類觀察、量測項目位置對象的事像結果的利用量測類型有關圍巖和支護穩定性的觀察、量測觀察調查洞內·開挖面的圍巖及已施工區間的支護、襯砌、涌水狀況·開挖面穩定性的判斷·圍巖級別的再評價·位移狀況和位移動態相關性的研究·今后圍巖、地下水狀況的推定·使用時的維修管理A洞外·地表面狀態·開挖影響范圍的研究·周邊圍巖穩定性的研究AB有關圍巖物性的調查、試驗圍巖試件試驗及原位置調查、試驗洞內·圍巖試件試驗：作為構成圍巖材料的物理力學性質·圍巖級別的再評價·變形特性、強度特性的研究·掌子面前方的地質預測·變形特性、強度特性的研究B洞內·原位置調查、試驗：作為圍巖的物性、工程性質·圍巖條件的詳細確認·圍巖級別的再評價·掌子面前方的地質預測·變形特性、強度特性的研究B有關圍巖和支護動態的量測凈空位移測定洞內·璧面間距離變化·各測定的位移·周邊圍巖穩定性的研究·支護構件效果的研究·襯砌澆筑時期的研究A拱頂下沉測定洞內·拱頂、側壁的下沉·拱頂周邊圍巖穩定性的研究A腳部下沉測定洞內·支護腳部的下沉·腳部承載力的研究A底鼓測定洞內·底鼓狀況·仰拱部圍巖穩定性的研究B地中位移測定洞內·周邊圍巖的徑向位移·松弛區域的掌握·錨桿長度的研究B洞外·周邊圍巖的地中下沉·周邊圍巖的地中水平位移·開挖前圍巖動態的研究·圍巖的三維動態的掌握·掌子面前方及周邊圍巖穩定性的研究B地表面下沉測定洞內·下沉·滑坡·開挖影響范圍的研究·掌子面前方圍巖穩定性的研究·滑坡狀況的監視AB有關支護功能的量測錨桿軸力測定洞內·錨桿發生的軸力·錨桿長度、根數、位置、錨固方法等的研究B噴混凝土應力測定洞內·噴混凝土的應力·作用荷載·噴混凝土厚度、強度的研究·噴混凝土與鋼支撐荷載分擔的研究B鋼支撐應力測定洞內·鋼支撐的應力、內力·鋼支撐的規格、間距的研究·噴混凝土與鋼支撐荷載分擔的研究B襯砌應力測定洞內·襯砌混凝土的應力·鋼筋應力·襯砌穩定性的研究·襯砌澆筑時期、設計的研究·襯砌動態的監視與管理B襯砌位移測定洞內·璧面間距離變化·個測定的位移·襯砌穩定性的研究B其它周邊結構物位移測定洞外·結構物下沉·結構物傾斜·爆破時的振動·對結構物的影響B地下水位測定洞內洞外·地下水位·孔隙水壓·地下水對策的研究·復水狀況的評價·作用在襯砌上外水壓的評價B視各種圍巖條件選定的主要觀察、量測項目列于表7.6。解說表7.6各種圍巖條件的觀察、量測項目的選定圍巖條件及劃分著重點觀察、量測項目觀察調查凈空位移測定拱頂下沉測定腳部下沉測定底鼓測定圍巖試件試驗原位置調查試驗地表面位移測定地中位移測定錨固軸力測定噴混凝土應力測定鋼支撐應力測定襯砌應力測定硬巖裂隙少巖塊掉落〇〇〇裂隙多，但沒有夾粘土巖塊掉落松弛土壓〇〇〇裂隙多、破碎巖塊掉落松弛土壓、真土壓掌子面穩定性〇〇〇〇〇軟巖圍巖強度應力比大巖塊掉落〇〇〇圍巖強度應力比小松弛土壓真土壓〇〇〇〇〇〇〇圍巖強度應力比顯著小松弛土壓真土壓掌子面穩定性〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇土砂圍巖松弛土壓掌子面穩定性〇〇〇〇〇〇〇膨脹性圍巖松弛土壓真土壓〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇注：·埋深小（大概在隧道開挖寬度的2倍以下）的隧道，需要追加地表面下沉的量測；·近接結構物的隧道，需要追加結構物下沉測定，地下水位測定等其次是觀察、量測結果的利用上。在【示范書】中給出了利用的要求和評價。如圍巖性質的評價、圍巖動態的評價、支護健全度的評價以及襯砌澆筑時期的評價等。如襯砌澆筑時期的評價：襯砌原則上在確認圍巖位移收斂后澆筑。位移的收斂在1～3mm/月（0.2～1mm/周）的值，但至少繼續2周以上，作為大致標準。圍巖動態的評價列于表2。表2公路隧道位移評價的參考例（隧道開挖寬度約10m）基準內容位移量測的實績·量測斷面的最終水平凈空位移的中央值（從小的方向50％的累積值）約10mm。硬巖的中央值約5mm，軟巖約30mm·大的位移速度（例如20mm/日），可能是急劇崩塌的預兆支護變異實態·最終水平凈空位移值在0～20mm，噴混凝土的變異發生率微小，在20～120mm時，噴混凝土變異發生率為10～20％，120mm以上，發生率達30％以上計算·一般計算用的噴混凝土的抗壓強度在應變為1％左右時，應力約18MPa，即：接近設計強度圍巖應變·根據位移量測結果的反分析，求出圍巖的物性常數，進行正分析求出圍巖的應變，與破壞應變比較。適用于具有彈性動態的硬巖最后是觀察、量測結果的整理。【示范書】要求隧道竣工后需要把觀察、量測的數據整理好并記錄到施工實績表中，如圖1所示。3）附件一鐵路隧道設計階段的圍巖分級表巖種類硬巖中硬巖軟巖土砂圍巖級別A巖類B巖類C巖類D巖類E巖類F、G巖類粘性土砂質土ⅤNV≥5.2V≥5.0V≥4.2ⅣN5.2>V≥4.65.0>V≥4.44.2>V≥3.4ⅢN4.6>V≥3.8V≥4.44.4>V≥3.03.4>V≥2.6而且G≥52.6>V≥1.5而且G>6ⅡN3.8>V≥3.24.4V≥3.83.6V≥3.02.6>V≥2.0而且5>G≥42.6>V≥1.5而且6>G≥4ⅠN3.2>V≥2.53.8>V≥2.93.0>V≥2.52.6>V≥2.0而且4>G≥2或2.O>V≥1.5而且G≥22.6>V≥1.5而且4>G≥2G≥2D≥80而且F≥10ⅠS2.5>V2.9>V2.5>V1.5>V或2>G≥1.51.5>V或2>G≥l.52>G≥1.5ⅠLD≥80而且10>F特S1.5>G1.5>G1.5>G特L80>D表3-8計劃階段的圍巖分級基準注：V：圍巖彈性波速度（km/s）；G：圍巖強度應力比；D：相對密度（％）；F：細顆粒含有率（％）。（2）施工階段的圍巖分級圍巖級別最大位移值（mm）ABI其他洞內的圍巖狀態ⅤN單線：25＞δ雙線、新干線：50＞δ111·幾乎無裂隙，有也是閉合的，不會有掉塊ⅣN111F＝2·有裂隙，開口的夾有粘土，可能局部掉塊，有滲水和涌水時可能局部掉塊ⅢN2ⅡN121·裂隙發育，不密著，隨時間而松弛，掉塊。掌子面穩定·巖質軟時，裂隙少而且密閉，隨時間而松弛，掌子面穩定ⅠN12、32、3·裂隙較密集，開挖后要及時支護·軟質巖，隨時間而松弛，壁面少許擠出·掌子面面積大時，穩定性稍須惡化1、22、32、3·巖片堅硬，但破碎呈細片狀，與粘土、巖塊等混雜的圍巖，或者風化，脆弱的圍巖，開挖后需立即支護，掌子面有松弛趨勢，要留核心土·均質，但軟弱，周邊有擠入趨勢，掌子面松弛，需留核心土單線：75＞δ≧25雙線、新干線：150＞δ≧501、2、32、32、3ⅠL1、21、23、4·雖有少許涌水，如留核心土，掌子面是穩定的，開挖前先行支護，開挖后如立即支護，可使圍巖穩定ⅠS單線：150＞δ≧75雙線、新干線：300＞δ≧15032、33、4·一開始看不到張開的裂隙，但隨時間會分離面顯著，產生大量擠入、剝離。掌子面的擠出、剝離也同樣顯著特L特S單線：δ≧150雙線、新干線：δ≧300444·伴隨涌水，圍巖流動、擠出，完全不能期待掌子面的自穩性注：表中A、B、I、F表示巖類，1、2、3、4表示圍巖狀態（另有表與之對應）。（3）公路隧道圍巖分級圍巖級別巖石組代表性巖石彈性波速度（km/s）1.02.03.04.05.0BH塊狀花崗巖、花崗閃綠巖、石英斑巖、角頁巖中古生層砂巖、燧石M塊狀L塊狀安山巖、玄武巖、流紋巖、試驗安山巖第三紀砂巖、礫巖蛇紋巖、凝灰巖、凝灰角礫巖M層狀粘板巖、中古生層頁巖L層狀黑色片巖、綠色片巖第三紀泥巖CⅠH塊狀花崗巖、花崗閃綠巖、石英斑巖、角頁巖中古生層砂巖、燧石M塊狀L塊狀安山巖、玄武巖、流紋巖、試驗安山巖第三紀砂巖、礫巖蛇紋巖、凝灰巖、凝灰角礫巖M層狀粘板巖、中古生層頁巖L層狀黑色片巖、綠色片巖第三紀泥巖CⅡH塊狀花崗巖、花崗閃綠巖、石英斑巖、角頁巖中古生層砂巖、燧石M塊狀L塊狀安山巖、玄武巖、流紋巖、試驗安山巖第三紀砂巖、礫巖蛇紋巖、凝灰巖、凝灰角礫巖M層狀粘板巖、中古生層頁巖L層狀黑色片巖、綠色片巖第三紀泥巖DⅠH塊狀花崗巖、花崗閃綠巖、石英斑巖、角頁巖中古生層砂巖、燧石M塊狀L塊狀安山巖、玄武巖、流紋巖、試驗安山巖第三紀砂巖、礫巖蛇紋巖、凝灰巖、凝灰角礫巖M層狀粘板巖、中古生層頁巖L黑色片巖、綠色片巖第三紀泥巖DⅡH塊狀花崗巖、花崗閃綠巖、石英斑巖、角頁巖中古生層砂巖、燧石M塊狀L塊狀安山巖、玄武巖、流紋巖、試驗安山巖第三紀砂巖、礫巖蛇紋巖、凝灰巖、凝灰角礫巖M層狀粘板巖、中古生層頁巖L層狀黑色片巖、綠色片巖第三紀泥巖巖質、水的影響不連續面間距不連續面狀態巖心狀態、RQD·新鮮、堅硬或多少有風化變質的趨勢·沒有水的劣化·節理間距平均在50cm左右·層理、片理有影響，但對隧道開挖影響小·不連續面光滑和幾乎沒有夾粘土·不連續面密著·巖心形狀為巖片狀～短柱狀～棒狀·巖心長度大概在10～20cm，但也有5cm的·RQD在70以上·比較新鮮、堅硬或多少有些風化變質的趨勢·固結度比較軟的軟巖·對水的劣化小·節理間距平均為30cm左右·層理、片理顯著、對隧道開挖有影響·不連續面光滑和極少部分夾有薄層粘土·不連續面部分開口，但開口寬度小·巖心長度大概在5～20cm以下·RQD為40～70·比較新鮮、堅硬或多少有風化變質的趨勢·因風化變質作用巖質多少有些軟化·固結度比較好的軟巖·水會造成局部劣化和松弛節理間距平均在20cm左右·層理、片理顯著，對隧道開挖有影響·不連續面光滑部分夾有薄層粘土·不連續面開口、開口寬度比較大·夾有寬度小的斷層·巖心長度多在10cm以下，5cm以下的細片很多·RQD為10～40·巖質有一些硬質的，但整體上受到強風化變質的作用·節理、片理非常發育·不連續面間距平均在10cm以下，多數開口；·不連續面開口寬度大，光滑和夾有粘土；·夾有小規模的斷層；·混有大量孤石的土砂、巖堆；·水的劣化、松弛顯著·巖心成細片狀，有時成混有角礫的砂狀或粘土狀·RQD在10以下圍巖應力強度比隧道開挖狀況和位移大致標準·巖石強度比因開挖引起的荷載大得多·不連續面狀態良好，隧道開挖幾乎不產生松弛。從開挖壁面有局部掉塊的現象，但開挖后的凈空位移在15mm以下，屬于微小的彈性變形掌子面能夠自穩4以下巖石強度，比開挖引起的荷載大不連續面狀態比較良好，隧道開挖引起的松弛是局部的。沿不連續面比較易于滑動，有時引起局部掉塊，但開挖后的凈空位移走15～20mm以下是比較小的彈性變形4以下巖石強度比開挖引起的荷載大不多，但在彈性變形范圍內。即使巖石強度大，但不連續面狀態差，開挖后易于沿不連續面滑動，使巖塊下落，松弛增大。開挖引起的凈空位移，在巖石強度比作用荷載小的場合，處于彈塑性邊界，月30mm左右，但距掌子面2D處收斂。掌子面可以自穩。4～2巖石強度比開挖引起的荷載大，屬于彈性變形的同時也產生一部分塑性變形。巖石強度在彈性變形時，但不連續面狀態非常差的場合，易于沿不連續面滑動，使松弛擴大。開挖引起的凈空位移，在巖石強度比作用荷載小，沒有仰拱早期閉合的情況下，大致在30～60mm，多在距掌子面2D處收斂掌子面自穩性差，根據圍巖條件要采用環形開挖和正面噴混凝土。2～1巖石強度比隧道開挖引起的荷載小，會產生很大的塑性變形。巖石強度小，不連續面狀態又非常差的場合，沿不連續面易于產生滑動，使松弛擴大，位移也大。開挖引起的凈空位移走沒有仰拱早期閉合的情況下約在60～200mm左右，距掌子面2D范圍內不會收斂預計變形大的場合要設置變形富余量。掌子面自穩性差，根據圍巖條件要采用環形開挖和正面噴混凝土日本盾構法施工規范目錄第一篇總論第1章總則第1條適用范圍第2條定義第3條有關法規第2章調查第4條調查目的第5條當地條件調查第6條障礙物等調查第7條地形和地質調查第8條環境保護調查第3章規劃第9條隧道凈空形狀及尺寸第10條隧道的平面形狀第11條隧道埋深第12條隧道坡度第13條盾構法的選定第14條襯砌第15條隧道的附屬設備第16條輔助工法第17條豎井及施工基地第18條環境保護措施第19條進度第20條觀測、量測、工程記錄第二篇襯砌第1章總則第21條適用范圍弟22條名稱第23條符號第24條襯砌結構及形式的選擇第25條設計基本原則第26條設計計算書第27條設計圖第2章荷載第28條荷載種類第29條垂直和水平土壓第30等水壓第31條自重第32條上覆荷載的影響第33條地層反力第34條施工荷載第35條內部荷載第36條地震的影響第37條并排隧道的影響絮38條接近施工的影響第39條地層下沉的影響第40條其他荷載第3章材料第41條材料第42條材料試驗第43條材料的彈性系數及泊松比第4章容許應力第44條容許應力第45條容許應力的提高第5章管片形狀及尺寸第46條管片形狀及尺寸第47條接頭角度及插入角度第48條楔形環第6章管片的構造計算第49條結構計算的基本原則第50條斷面力的計算第51條有效寬度第52條主斷面的應力第53條接頭計算第54條殼板及背板的計算第51條縱向加勁肋計算第7章細部結構設計第52條接頭構造第53條螺栓的配置第54條縱向加勁肋第55條防止漏水第56條注漿孔第57條起吊環第59條鋼筋的加工、配置及固定第60條防腐蝕、防銹第8章管片制造第65條一般事項第66條制造要領第67條尺寸精度第68條檢查第69條管片標記第9章管片的貯存、運輸和管理第70條一般事項第71條貯存第72條運搬和管理第10章二次襯砌第73條一般事項第74條內力和應力第75條二次襯砌厚度第三篇盾構第1章總則第76條適用范圍第77條盾構的計劃第2章設計基本原則第78條荷載第79條結構設計弟80條盾構重量第3章盾構本體第81條盾構組成弟82條盾構外徑第83條盾構長度第84條切口環第85條支承環第86條盾尾第87條隔板第4章開挖機構第88條開挖機構的選定第89條刀盤的形式第90條刀盤的支持方式第91條刀頭裝備扭矩第92條開口第93條刀頭第94條刀頭軸承板第95條擴挖裝置第5章推進機構第96條總推進力第97條盾構千斤頂的選擇及配置第98條盾構千斤頂的行程第99條盾構千斤頂的推進速度第6章管片組裝機構第100條組裝機的選擇第101條組裝機的能力第102條組裝襯砌用的輔助設備第7章液壓、電氣、控制機構第103條液壓設備第104條電氣機器第105條控制系統第8章附屬設備第106條態勢控制設備第107條中折設備第108條測量設備第109條同時回填注漿設備第110條后方臺車第111條滑潤機構第9章土壓式盾構第112條土壓式盾構的體系第113條土壓式盾構的構造第114條掌子面穩定機構第115條添加劑注入機構第116條攪拌機構第117條排土機構第10章泥水式盾構第118條泥水式盾構的體系第119條泥水式盾構的構造第120條掌子面穩定機構第121條送、排泥機構第11章人力開挖式、半機械開挖式、機械開挖式盾構第122條人力開挖式、半機械開挖式盾構的構造第123條機械開挖式盾構的構造第124條支擋裝置第125條開挖裝載機械的選擇第126條排土機械第12章盾構制造第127條制造的一般規定第128條工廠拼裝和現場組裝第129條檢查第13章盾構的維修管理第130條維修和檢查第四篇施工及施工設備第1章總則第131條施工計劃第2章測量第132條洞外測量第133條洞內測量第134條推進管理測量第3章施工第135條豎井第136條出發和到達第137條推進第138條土壓式盾構的開挖、支護、出碴第139條泥水式盾構的開挖、支護、出碴第140條開放式盾構的開挖、支護、出碴第141條一次襯砌第142條回填注漿第143條防水第144條二次襯砌第145條并設盾構的施工第146條橫斷河川的施工第147條小埋深的施工第148條大埋深的施工第149條小半徑曲線的施工第150條大坡度的施工第151條長距離的施工第152條刀盤交換第153條地中接合第154條地中擴大第155條地中拆除障礙物第4章輔助方法第156條一般原則第157條藥液壓注法第158條高壓噴射攪拌法第159條凍結法第160條降低地下水位法第161條壓氣法第5章地層位移和建筑物防護第162條地層位移及防止對策第163條接近施工和既有建筑物的防護對策第6章施工設備第164條對施工設備的要求第165條材料堆置場和倉庫第166條出碴第167條材料運送設備第168條電力設備第169條照明設備第170條通訊聯絡設備第171條通風設備第172條安全通路、升降設備第173條給、排水設備第174條消防、防火設備第175條可燃性瓦斯、有害氣體對策設備第176條盾構出發、到達、轉向設備第177條一次襯砌設備第178條回填注漿設備第179條作業臺車第180條二次襯砌設備第181條壓氣設備及空氣壓縮機設備第182條土壓式盾構運轉控制設備

第183條泥土固化設備第184條泥水的運轉控制設備第185條泥水處理設備第186條礫石處理設備第7章施工管理第187條進度管理第188條質量管理第189條作業管理第8章安全衛生管理第190條安全衛生管理原則第191條作業環境整備第192條壓氣管理第193條防止災害第194條事故對策、救護對策第9章環境保護措施第195條環境保護的一般規定第196條防止噪音第197條防止振動第198條防止水質污染第199條防止地下水措施第200條防止缺氧癥第201條開挖土砂的處理第一篇總論第1章總則第1條適用范圍本規范提示采用盾構法時的調查、計劃、設計和施工的一般標準。【解釋】這里所謂的盾構法是指用盾構修建隧道的方法。本規范規定的盾構法的一般性標準，是根據以往的理論和實踐認為是恰當的，但在規范中沒有說明的一些細節問題需要由技術負責人進行判斷。技術負責人應具有盾構隧道建設的豐富的知識和經驗，具有在計劃、設計、施工的各個階段能夠進行正確判斷的能力，和具有一定責任和權利的技術人員。推進法等標準規范也適用。此外尚應遵循的主要規范有：（1）盾構用標準管片（1994），土木學會、日本下水道協會；（2）隧道技術規范及解釋（礦山法篇）（1996），土木學會（3）隧道技術規范及解釋（明挖法篇）（1996），土木學會。（4）混凝土標準技術規范（1996），土木學會：（5）國鐵結構物設計標準（鐵路鋼橋、鋼與混凝土組合橋）（1983），土木學會：（6）公路橋梁規范及解釋（1994），日本道路協會（7）共同溝設計指南（1986）日本道路協會（8）日本工業規格（J1S），日本工業標準調查會。本規范是以盾構法施工為前提的，但隧道的施工方法除盾構法外，還有許多方法。選定合適的隧道施工方法，對安全而經濟地修建是極為重要的。選定隧道施工方法時，要充分研究構筑方法的得失。解釋中的表1·1是一個大致的比較。解釋表1·1主要施工方法的比較比較項目礦山法盾構法明挖法工法概要可有效地利用圍巖的支護功能，采用噴混凝土、錨桿等確保圍巖穩定的施工方法。通常以開挖時掌子面能自穩為前提，不能確保時，可采用輔助工法。用盾構在地中推進，用噸殼維護坑道的穩定，防止土砂崩塌的施工方法。密閉型盾構是用泥水或泥土對抗土壓和水壓保持掌子面的穩定。開放型盾構是以掌子面自穩為前提的，不能自穩時，要采用輔助工法。從地表面向下開挖，到規定位置后修筑結構，再回填到地表面的施工方法。一般都采用全斷面明挖法。也有蓋挖順筑法和蓋挖逆筑法之分。適應地質一般說，適合所有的地質條件（從硬巖到軟巖、土質）。主要采取改變支護剛性、開挖方式、輔助工法等來適應地質條件的變化。一般說，適應沖積層、洪積層、新第3紀地層。易于適應地質條件的變化。在有局部巖層的條件下也可采用。基本上，對地質條件無限制。主要是選擇合理的支擋結構來適應。地下水對策開挖時遇有影響掌子面穩定性、圍巖穩定的地下水時，要采用壓漿止水、井點降水等措施。在密閉型盾構中，不需要采取特殊措施。開放型盾構就需要采取相應措施。出現底鼓等現象時，要加深支擋結構深度，或采用降低地下水位的措施。隧道深度在未固結圍巖中，埋深/隧道直徑比（H/D）很小（小于2）時，要采取有效控制地表下沉的措施。最小埋深，一般是盾構的直徑左右，采用壓氣施工和泥水盾構時，要主要噴發現象的出現。最大深度決定于地下水壓。最小埋深沒有什么施工上的限制。最大埋深目前約在40m左右。斷面形狀原則上采用拱形。施工著可以改變斷面形狀。圓形是標準斷面。采用特殊盾構時，可以采用半圓形、橢圓形、矩形、多圓形等。施工中改變斷面形狀，一般說是很困難的。一般采用矩形斷面，但復雜的斷面也能適應。斷面大小一般在150m左右，但也有超過200m的情況。施工中可能改變斷面形狀和尺寸。目前最大的直徑是14m。施工中改變外徑尺寸，一般是很困難的。施工上沒有特別的限制。線形幾乎沒有什么限制曲線半徑/盾構直徑=3的小曲線，是可能的。幾乎沒有什么限制對周邊環境的影響接近結構物施工時要采取輔助措施。降低地下水位會對周邊環境產生不良影響，應注意。在淺埋情況下，要特別注意地表下沉的控制。對路面交通，除豎井外，幾乎沒有影響。噪聲、振動只局限于洞口。接近施工時，也要采用輔助工法。對路面交通，除豎井外，幾乎沒有影響。噪聲、振動只局限于洞口。地表下沉較易控制。接近施工時，也要采用輔助工法。對路面交通的影響大。各施工階段都要采取噪聲、振動對策。第2條定義盾構---開挖土砂圍巖的主要機械，由切口環、支承環及盾尾三部分組成。也叫作盾構機。盾構法---用盾構在圍巖中推進，一邊防止土砂的崩坍，一邊在其內部進行開挖、襯砌作業的修建隧道的方法。盾構隧道---用盾構法修建的隧道。豎井---為進行盾構隧道的施工，將盾構運入、運出、組裝、解體、運出開挖下來的土砂、運入及運出機械設備、人員出入、供電、給排水、通風管道的引人、引出等的作業坑道。根據其作用、目的可將豎井分為出發豎井、中間豎井、方向轉換豎井及到達豎井。

隧道的曲線半徑---隧道中心線處的線路半徑。隧道埋深---從地表面到襯砌頂端的深度。襯砌---承受盾構隧道四周的土壓、水壓，確保隧道凈空的結構叫襯砌。襯砌分為一次襯砌和二次襯砌。在一般情況下，一次襯砌是由管片組裝成的環形結構。但也有代替管片直接灌注混凝土的（模筑混凝土襯砌）。二次襯砌是在一次襯砌內側灌注的混凝土結構。主要采用模筑混凝土襯砌。管片---盾構法中采用的隧道襯砌。一般采用鋼筋混凝土、或金屬管片。一般是將數個管片組裝成圓形或多圓形的襯砌。背后回填注漿---向盾構隧道的管片和圍巖之間的空隙（盾尾空隙）壓人填充材料。第3條有關法規在采用盾構法進行施工之前，必須對有無應遵循的規范，其內容、手續及措施等進行詳細的調查。【解釋】在施工過程中，由于要受法規的制約，故必須充分調查、研究對工程的限制程度、手續、對策等，并辦理有關手續，取得認可或承認。因取得承認或認可，需要一些時間，這一點必須給以充分考慮。有關法規由于地區不同多少有些差異也要予以注意。主要的有關法規，見表1.2。第2章調查第4條調查目的調查目的是為了能夠安全、迅速且經濟地進行盾構施工而進行的。調查大致可分為：地條件調查（2）障礙物調查（3）地形及地質調查（4）環境保護調查【解釋】調查是為了獲得在計劃、設計、施工及維修管理各階段所需的基礎資料而進行的。調查結果可作為選定隧道線路，確定可否采用盾構法施工、以及研究環境保護對策、決定工程的規模和內容，以及隧道竣工后的維修管理維的資料。為此，在調查工作中必須充分注意這些情況。除此處所述的調查之外的有關各種量測和觀測記錄等，可參照第20條。第5條當地條件調查當地條件調查，包括以下各項：（1）土地利用和權利的關系（2）未來計劃；（3）道路類別和路面交通情況（4）確保工程用地的難易。（5）河、湖、海的情況，（6）工程用電和給排水設施。【解釋】所謂當地條件調查就是針對上述各項，調查隧道經過地區附近的環境，主要用來選定線路和研究盾構施工方法的可行性及確定隧道工程的規模、內容，也被用作實際施工時的資料。（1）所謂土地利用調查，就是根據各種地圖、實地踏勘，調查市區、山區、河海等的利用情況，尤其是在市區，還要了解該地區的用途（住宅、商業、工業）市街化的程度等。土地權利關系的調查，首先要了解是公共用地還是民用地，而后調查相應的權利關系。特別是市街地中的民用地的權利關系是相當復雜的，必須進行仔細地調查。視需要還要調查有無文物的調查。掌握隧道施工時附近地區對地表和地下的制約條件等。（2）調查施工地區的城市計劃和其他各種設施計劃等的規模、工期，限制事項等，并反映到選定路線、襯砌結構、施工計劃中。（3）當在道路下面開挖盾構隧道時，應調查該道路的類別、重要程度，對開挖和回填路面有無限制以及路面的交通量等。特別是，豎井的設置位置，對道路交通影響極大，在選定時一定要與使用時的利用計劃配合好，還要研究豎井是否可設在路面上以及棄土和材料運輸的難易等。同時，盾構施工造成路面變異時，也要事前加以研究。（4）豎井作業基地是從隧道選線階段開始直到完工為止的全過程中極為重要的環節。為確保此用地，應根據地圖、勘察等進行詳細調查，以采取必要的措施。采用盾構法時，由于需要確保適當的棄土場，必須對棄土場、運土路線進行調查，井將其結果反映在設計施工中。（5）當在河流底下或河流附近修建隧道時，應調查河流斷面、堤壩結構和地質條件，一般應將隧道置于距河底有足夠的深度和距離之處。同時，視情況，應調查河流水文、航運、水利用情況等。在湖海底下修建隧道時也應據此辦理。（6）為了確保工程用電，必須對作業基地附近已有的送、配電線的容量、電壓和受變電的難易進行調查。必要時，應研究確保預備電源的措施。為了確定給排水計劃，必須對可以取水的上水道的位置、管徑、流量和排水地點（下水道、河、海），可能的排水量和水質標準等進行調查。第6條障礙物調查障礙物調查包括以下各項：（1）地上和地下結構物，（2）埋設物（3）井和古井（4）建筑物及臨建工程遺跡（5）其他【解釋】在選定線路前，必須對有無直接障礙物或位于施工影響范圍內的各種設施進行詳細調查。此調查應從保護隧道周邊各種設施和確保盾構法施工安全兩方面進行。研究既有建筑物的變異、枯水、水井污染、噴發、漏氣、流泥和作用在隧道上的土壓、超載等。（1）對于地上結構物，應調查結構型式（如是建筑物，應調查是木結構或鋼筋混凝土結構，如是為橋梁，應調查是靜定或超靜定結構），基礎結構、有無地下室、基礎埋入深度。對于地下結構物（地下停車場、地下商店、地下鐵道等）應調查結構型式、結構物底面的深度等。同時，調查這些建筑的使用情況也是非常重要的。對設置精密儀器的建筑物，要進行特別仔細地調查。（2）對于煤氣管、上下水道、電力、通信電纜等埋設物，有必要預先進行沿線調查。尤其是，在豎井設置位置處要進行仔細地調查。調查，不僅要參照管理者的臺賬等資料，也要采取試驗坑探和地中探查等方法，實地確認其規模、深度、老朽程度等。（3）對于井和古井，主要是調查其使用情況、噴發、缺氧空氣的噴出等危險。特別是采用壓氣盾構時，與其他調查項目相比，此項調查的范圍應廣泛些。調查內容有位置、深度，使用情況、缺氧空氣的有無及其程度等。在有枯水和污染可能時，還應調查測試一年內的水位變化情況及水質。對于古井，應將當地人提供的信息與現場的實際情況相對照，予以確認。（4）一般說來，對建筑物和臨時工程遺跡的調查是困難的，但為防止在盾構推進過程中遇到意外的障礙及對周圍地層產生過多的擾動，應盡可能地向土地管理人進行了解。另外，還應對殘存物、回填情況、土壤和地下水的污染情況進行調查。（5）應對計劃修建的結構物與既有結構物進行同樣的調查，宜盡可能地減少相互間的干擾。對于內設精密儀器的建筑物的調查，應慎重進行。第7條地形和地質調查地形和地質調查包括以下各項：（1）地形（2）地質構造（3）土質（4）地下水（5）缺氧空氣、有害氣體的有無及其他宜通過踏勘、鉆孔、試掘等適當的方法進行上述各項調查，關于調查位置和調查項目由技術負責人確定。【解釋】由于地形和地質條件是影響盾構法設計、施工難易的決定性因素，故對該項調查必須詳細進行。盾構施工所進行的地形、地質調查的主要項目如解釋表1·3所示，但可根據工程內容和規模的需要予以省略或追加。解釋表1·3盾構施工的地形及土質調查調查階段預備調查基本調查詳細調查調查目的·掌握地形、土質、地層構成的大致情況·獲得預測有問題的土質的基礎資料·掌握整個線路的地層構成及土質狀況·掌握土質的各種特性·編制土質縱斷面圖·補充土質調查·對設計施工上有問題的土質進行詳細調查·地震、其他特殊條件時的設計資料調查方法·收集、整理既有資料·收集、整理附近類似工程的資料·文獻調查·現地觀察·鉆孔調查·標準貫入試驗