《公路穿活动断裂带隧道设计与施工技术规范》

ICS号

中国标准文献分类号

团体标准

T/CHTSXXXXX-XXXX

公路穿活动断裂带隧道设计与施工

技术规范

SpecificationsforDesignandConstructionofHighwayTunnel

CrossingActiveFaultZone

xxxx-xx-xx发布xxxx-xx-xx实施

中国公路学会发布

目次

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

2术语与符号.................................................................2

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

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

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

4活动断裂带勘察............................................................10

4.1一般规定.............................................................10

4.2环境调查.............................................................10

4.3物探范围与要求.......................................................11

4.4钻探要求.............................................................12

4.5施工勘察.............................................................12

4.6勘察成果.............................................................12

5材料......................................................................13

5.1一般规定.............................................................13

5.2接头材料.............................................................13

5.3减隔震材料...........................................................13

5.4防水材料.............................................................14

6设计......................................................................15

6.1一般规定.............................................................15

6.2设防范围.............................................................15

6.3结构设计.............................................................17

6.4防排水设计...........................................................21

6.5结构计算.............................................................21

7施工......................................................................25

7.1一般规定.............................................................25

7.2缓冲层施工...........................................................25

7.3减震缝与柔性接头施工.................................................26

7.5防排水施工...........................................................28

8辅助工程..................................................................29

8.1一般规定.............................................................29

8.2围岩加固设计.........................................................29

8.3涌水处理设计.........................................................29

9结构安全监测..............................................................30

9.1一般规定.............................................................30

9.2监测方案.............................................................31

9.3监测数据处理.........................................................32

9.4监测成果信息化管理...................................................32

附录A穿活动断裂隧道支护参数表.............................................33

附录B常用的铰接接头.......................................................33

1总则

1.0.1为规范公路穿活动断裂带隧道设计与施工，制订本规范。

1.0.2本规范适用于以钻爆法开挖为主穿活动断裂带的新建、改扩建公路隧道，其他

类型隧道可参照执行。

1.0.3公路穿活动断裂带隧道的设计及施工，应结合活动断裂带的类别、规模、与隧

道的相对位置关系，做到设计合理、施工方便及运营安全。

1.0.4公路穿活动断裂带隧道应积极稳妥地采用新技术、新工艺、新材料、新设备。

1.0.5公路穿活动断裂带隧道的设计及施工除应符合本规范外，尚应符合国家和行业

有关标准的规定。

1

2术语与符号

2.1术语

2.1.1活动断裂带activefaultzone

在全新地质时期（一万年）内有过地震活动或近期正在活动，在今后百年可能继续活动

的断裂。

2.1.2断裂分类faultclassification

按断裂两盘相对位移的方向可以分为正断层、逆断层、平移断层（走滑断层）以及走倾

兼备型断层，走倾兼备型断层又分为正平移断层和逆平移断层；按断裂形成时受力状态分为

张性断裂、压性断裂、扭（剪）性断裂、以及张性（压性）兼扭性断裂。

2.1.3蠕滑faultcreepslip

天然构造断裂发生的速率缓慢的无震滑动。

2.1.4黏滑faultstickslip

活动断裂两盘闭锁、应力应变积累到突然释放，产生相对位移错动的过程。

2.1.5断裂位移量faultdisplacement

描述断裂位置的变化的物理量，包括大小和方向。

2.1.6结构错断响应structuralfaultresponse

在活动断裂的错动作用下，隧道结构产生形状及内力等方面的变化。

2.1.7设防范围defensescope

在工程建设时对建筑物进行特殊设计饼采取一定措施的区段，公路隧道穿活动断裂带设

防范围应包括断裂带核心段和断裂带两侧延伸段。

2.1.8扩挖overexcavationdesign

即依据活动断裂潜在位移量大小，扩大隧洞的断面尺寸。

2.1.9抗错断构造措施detailsofanti-faultdesign

根据活断裂对隧道工程的影响作用及震害经验归纳总结的对结构和非结构各部分必须

采取的各种细部要求。

2.1.10衬砌节段liningsegment

2

隧道衬砌沿纵向划分的预制单元。

2.1.11柔性接头flexiblejoint

迫使结构沿轴向滑动、扭转等以消纳变形，旨在将结构设计成具有链条铰链一样的特性，

是穿越活断裂隧道结构设计中典型的应对措施。

2.1.12减震缝aseismicseam

为防止隧道由于气候温度变化（热胀、冷缩），使结构产生裂缝或破坏而沿隧道施工缝

方向的适当部位设置的一条构造缝。

2.1.13缓冲层bufferlayer

设置于初期支护与二次衬砌之间，由回填的柔性材料组成，消耗由于断裂位移而带来的

围岩压力，从而避免衬砌受到损伤。

2.1.14泡沫混凝土foamconcrete

泡沫混凝土是指通过将泡沫与水泥浆均匀混合，经自然养护所形成的含有大量封闭气孔

的多孔轻质混凝土材料；它具有轻质、保温隔热、低弹减震等特点。

2.1.15体积压缩率volumecompressionrate

材料在受压状态下体积变化量与未受力状态下体积的比。

2.2符号

根据公路穿活动断裂带隧道的特点，系统准确定义相关符号。

E—地震等级

Ec—混凝土弹性模量

Pf—为概率值

Φ—直径

h—隧道埋深

B—隧道开挖宽度

U0—极限相对位移值

P—混凝土抗渗等级

3

3基本规定

3.1活动断裂分类

3.1.1根据活动性断裂产生的主要原因，常见滑动性断裂可按表3.1.1-1、表3.1.1-2、

表3.1.1-3进行分类进行。

1按断裂两盘相对位移的方向进行分类，常见滑动性断层可分为正断层、逆断层、平

移断层以及正（逆）平移断层，见表3.1.1-1。

表3.1.1-1常见滑动性断裂按两盘相对位移方向的分类

分类标准序号名称特性图示

上盘顺重力作用方向

1正断层

下降

2逆断层上盘逆重力方向上升

按断裂两盘

相对位移的

方向

两侧岩体仅作相对的

3平移断层

水平位移，倾角陡直

正（逆）平

4兼有复合断层的特性

移断层

4

2按断裂形成时受力状态进行分类，常见滑动性断裂可分为张性断裂、压性断裂、扭

（剪）性断裂以及张性（压性）兼扭性断裂，见表3.1.1-2。

表3.1.1-2常见滑动性断裂按断裂形成时受力状态的分类

分类标准序号名称特性图示

结构面粗糙不平，常具

1张性断裂

有次生物质填充

结构面多呈波状起伏，

2压性断裂

并具有相当规模

按断裂形成

时受力状态

扭（剪）性破裂面光滑、平整，多

3

断裂呈闭合状

张性（压兼有复合断裂的特性，

4性）兼扭性依次序、规模不同有主

断裂次之分

3按断裂两盘相对运动的形式进行分类，常见滑动性断裂可分为黏滑型断裂、蠕滑型

断裂，见表3.1.1-3。

表3.1.1-3常见滑动性断裂按断裂两盘相对运动的形式的分类

5

分类标准序号名称特性图示

间接快速剧烈运动的

1黏滑型

过程

按断裂两盘

相对运动的

形式

随着时间积累产生的

2蠕滑型

缓慢滑动过程

条文说明

对于张性活动断裂，应注意突涌水对隧道不利影响；对于压性活动断裂，应考虑高地应

软岩可能导致的挤压变形对隧道的不利影响；对于复合活动性断裂，应综合评估断裂对隧道

的不利影响。

3.2活动断裂分级

3.2.1活动性断裂错动对隧道的影响程度可根据断裂活动速度按表3.2.1-1进行分级。

表3.2.1-1活动性断裂分级

影响级别Ⅰ级II级III级Ⅳ级

活动性断裂影响程度轻微影响中等影响强烈影响剧烈影响

速率（mm/年）＜11～33～5＞5

条文说明

乌鞘岭隧道F7断裂的区域地震资料显示全新世以来该断裂仍有活动迹象，在新构造运

动中有活动面逐渐向北推移的趋势，平均水平滑动速率为2.08mm/年～2.5mm/年，平均垂直

滑动速率为0.06mm/年～0.027mm/年。

6

四川龙门山主干活动断裂的水平和垂直运动速率的研究表明，水平运动速率为0.18～

1.28mm/年，垂直运动速率为0.03～1.07mm/年（活动断裂错动位移下变形缝间距对隧道内

力的影响）。

新疆博罗科努－阿其克库都克断裂：为二级新构造单元界线，区域深大断裂，是布格重

力异常梯度带，是全新世活动断裂，具有长期性和活跃性的特征，为右旋走滑逆断层，晚更

新世以来的右旋走滑速率极大值8.6mm/年（巴仑台-乌什城段在8km深度处达到了极大值

8.6mm/年）。该断裂具备发生7级地震的构造条件,最大潜在地震震级7.5级。天山胜利隧

道穿越该活动断裂区晚更新世以来的右旋走滑速率为1.4～2.0mm/年，未来地震突发事件产

生位移量：水平位错1.5m，垂直为1.0m；

西藏嘎龙寺断裂：为全新世断裂，主断面滑动速率不超过5mm/年，百年平均位错量不

大于0.5m，该断裂可发生7～7.5级地震，它的突发（水平）错动量最大为3.5m，嘎隆拉隧

道穿越该断裂的次级断裂年位错量为3mm/年。

3.3设防标准

3.3.1公路隧道应根据公路等级及隧道重要性按表3.3.1-1进行抗震设防分类。对经济、

国防具有重要意义，或有利于抗震救灾确保生命线畅通的公路隧道，宜适当提高抗震设防类

别。

表3.3.1-1公路隧道抗震设防分类

抗震设防类别适用范围

A穿越江、河、湖、海等水域，技术复杂、修复困难的水下隧道

1.高速公路、一级公路随道

2.三车道、四车道隧道

3.连拱隧道、明洞和棚洞

B4.地下风.机房

1.二级、三级公路隧道

C2.通风斜井、竖井及风道、平行导洞

1.四级公路隧道

D2.附属洞室

3.3.2公路隧道抗震设计超越概率水平及对应地震动参数（设防烈度）应按如下方式

确定：

7

1已进行专门的工程场地地震安全性评价的公路隧道，应按照经审定的报告所确定的

地震动参数和抗震设防烈度进行抗震设防，且不低于本规范要求；没有进行工程场地地震安

全性评价的公路隧道，应根据所在地区基本地震动参数和结构抗震设防类别，按表3.4-1确

定设计地震作用。

表3.3.2-1公路隧道设计地震动重现期（年）

设防类别

ABCD

地震等级

E1475755030

E220001000475-

2需要根据基本地震动峰值加速度确定相应的抗震设防烈度时，应将其换算为II类场

地的基本地震动峰值加速度，按表3.3.2-2对应关系确定。

表3.3.2-2地震动峰值加速度分档与抗震设防烈度的对应关系

抗震设防地震动分档

0.050.100.150.200.300.40

（g）

II类场地基本地震动

[0.04,0.09)(0.09,0.14)[014,0.19)[0.19,0.28)[0.28,0.38)[0.38,0.75)

峰值加度（g）

地震烈度VIVIIVIIIIX

3隧址30km范围内存在最大震级6.5及以上发震能力的活动断裂时，应考虑近断裂地

震动特性对结构的影响；近断裂工程场地设计地震动参数应包括地震动峰值加速度和加速度

反应谱，以及峰值速度，地震动峰值速度的确定应考虑近断裂地震动速度脉冲效应。采用设

计地震动时程表征地震作用时，人工合成的设计地震动时程应同时拟合场地设计地震动多个

参数：峰值加速度和加速度反应谱以及峰值速度，并且应具有速度脉冲特性。

3.3.3进行穿越活动断裂的隧道结构抗震设计计算分析时，应分别以不考虑和考虑永

久性地面位移参数的设计地震动时程作为输入地震动，同时考虑沿隧道纵向输入地震动的差

异。

3.3.4当隧道附近有发震活动性断裂时，断裂错动对工程的影响评价应符合以下规定：

1当符合下列要求之一时，可不考虑断裂错动对隧道的影响：

1）抗震设防地震动分档小于0.2g的地区。

8

2）非全新世断裂。

2当不能满足上述条件时，宜采取下列措施：

1）隧道轴向不宜近距离平行主断裂，抗震设防地震动分档为0.20g（0.30g）和0.40g

的地区，穿活动断裂或位于活动断裂两侧400m范围内的隧道工程，应考虑晚更新世和全新

世活动断裂对工程场地的影响。

2）当隧道不得已穿越活动断裂带时，可布设在断裂带较窄的部位，并在隧道设计中采

取应对措施。

3）隧道平行于活动断裂布置时，宜布设在断裂带的下盘内。

3.3.5应对断裂带的错动速率及错动量等进行专题论证，并在隧道设计中采取应对措

施。

3.3.6本规范适用于断裂设防位错量小于0.6米的隧道工程。

条文说明：新疆乌尉高速天山胜利隧道设防量为0.49m，青岛胶州湾第二海底隧道设防

量为0.50m，滇中引水香炉山隧洞设防量为1.2m。

9

4活动断裂带勘察

4.1一般规定

4.1.1隧址区基本地震动峰值加速度大于等于0.1g地区时应进行场地和地基地震效应

的工程地质勘察；基本地震动峰值加速度大于0.4g时，其勘察要求需作专门研究。

4.1.2对地震研究程度较差或地震地质条件复杂的地段，必要时提出进行专门的地震

动参数详细区划或复核的建议。根据现行《公路隧道抗震设计规范》（JTG2232-2019）的

规定，进行工程场地地震安全性评价。

4.1.3根据场地工程地质条件，地震区可分为抗震有利地段和抗震不利地段。

4.1.4隧道通过活动断裂或活动断裂近场区时应进行勘察与评价，确定为全新世活动

断裂时，结合隧道工程设置进行专题评价。

4.1.5隧道工程场址勘察应积极采用成熟可靠的新技术、新方法。

4.2环境调查

4.2.1断裂的类型、分布、规模、活动性调查应符合以下要求：

1开展断裂控制性调查与探测，查明隧址及其外延区域内是否存在活动断裂。覆盖区

应采用浅层地震勘探进行探测，当可能存在第四纪断裂时，应结合钻孔联合地质剖面等方法

进行探测；基岩区或浅覆盖区应采用高分辨率遥感、地质地貌、槽探及年代学等方法进行勘

查。

2查明活动断裂的类型与规模、位置与展布、活动时代、性质、产状、位移与速率、

以及隐伏断裂的覆盖层厚度。对于穿越深埋长隧洞工程的活动断裂，应分析评价可能的蠕滑

速率和发震时可能的最大位移。

3活动断裂的资料收集、整理及活动断裂的探测与鉴定依据《活动断裂探测》

（GB/T36072-2018）进行。

4.2.2公路隧道附近活动断裂探测范围与内容应包括以下方面：

1A类、B类和C类隧道工程场址位于1:50000活动断裂填图、城市活动断裂探测或

其他工作确定的活动断裂主要迹线两侧各5000m范围内时，以场址为中心、5000m为半径

区域内开展活动断裂定位，确定活动断裂或隐伏活动断裂位置。

2D类隧道工程场址位于1:50000活动断裂填图、城市活动断裂探测或其他工作确定

10

的活动断裂主要迹线两侧各250m范围内时，在工程场址及其外围50m内开展活动断裂定

位，确定活动断裂破裂带或隐伏活动断裂破裂带展布区。

3根据已有活动断裂探测结果，按照GB/T36072-2018规定，利用高分辨率遥感调查、

地质-地貌填图、槽探、钻孔探测和浅层地震勘探等方法，确定A类、B类和C类隧道工程

场址及其5000m范围内地表或近地表活动断裂准确位置，或D类隧道工程场址及其外围50m

内地表或近地表活动断裂及其分支的位置。

4活动断裂定位工作包括以下基本内容：

a)主断裂及其分支断裂的平面展布；

b)主断裂及其分支断裂的产状和类型（走滑断层、正断层、逆断层）；

c)隐伏活动断裂上断点埋深及其破裂带边界位置；

d)活动断裂破裂带边界及其展布。

4.3物探范围与要求

4.3.1公路隧道附近活动断裂探测方法与技术应符合以下要求：

1隐伏活动断裂宜采用地球化学、地球物理、钻探等手段确定断裂特征；裸露活动断

裂宜采用垂直断裂带走向布置探槽的方式确定断裂的特征。

2采用地质调绘、遥感解译、物探、钻探、槽探等综合勘察方法查明线路通过的全新

世活动断裂带的位置、产状、规模、破碎带宽度等。

3通过地质、地貌调查及地震资料分析不能判定断裂的活动性时，宜采用年龄测量法

确定。

4.3.2活动断裂位错量和破裂带宽度、场地地面变形空间分布评估应包括以下内容：

1对于隧址跨越活动断裂或位于活动断裂两侧400m范围内情况，根据活断裂勘测获

得的晚更新世和全新世活动断裂的类型、分布、规模、活动性等信息和资料，评估断裂活动

最大可能地震震级；利用评估得到的断裂活动最大可能地震震级，采用构造法、古地震法、

位移速率法等确定未来100年断裂活动可能引起的突发位错量和破裂带宽度。

2依据未来100年断裂活动可能引起的突发位错量和破裂带宽度，评估场地地面变形

随离断裂破裂带边界距离的衰减变化；宜以断裂破裂带宽度外400m处变形作为零变形的参

考点，采用直线衰减形式考虑场地地面变形随离断裂破裂带边界距离的衰减变化。

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4.4钻探要求

4.4.1钻孔位置应满足下列要求：

1钻孔应布设在地球物理勘探显示清楚、有明显垂直位移的活动断裂两侧；

2钻孔连线应与断裂走向垂直或大角度相交。

4.4.2断裂两盘应至少各有3个钻孔，间距为10m~50m。

4.4.3钻孔的终孔深度应在隧道拱底标高之下10m。

4.4.4岩芯采集应满足下列要求：

1应该选择具有典型代表性的、与断裂带相关的采样点。

2采样范围应覆盖整个断裂带，应获取连续岩芯样本。

3应使用专用的岩芯钻探设备和岩芯桶，采集到的岩芯样本应完整、无损。

4.5施工勘察

4.5.1穿越活动断裂带前应进行超前钻探，钻探宜采用长距离水平钻。

4.5.2穿越活动断裂带前，超前地质预报应查明活动断裂的位置、性质、规模、地下

水情况。

4.6勘察成果

4.6.1勘察成果应形成勘察报告，报告的编制应充分利用现有的工程地质测绘、勘探、

测试和搜集已有资料，结合施工勘察取得的各项地质资料，在综合分析的基础上进行，所依

据的原始资料在使用前均应进行整理、检查、分析，确认无误。

4.6.2勘察报告应资料完整，内容详实准确、重点突出，有明确的工程针对性，所作

的结论应依据充分、建议合理，便于使用和适宜长期保存。

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5材料

5.1一般规定

5.1.1隧道材料品种、规格及使用性能，应符合国家、行业相关标准的规定，并应满

足抗震设计和耐久性要求，同时应综合考虑其技术经济性。

5.1.2衬砌节段间的连接材料宜选择整体性、连续性及韧性较好的材料。

5.2接头材料

5.2.1接头材料包括接头防水材料和充填材料。防水材料是接头主要防水部件；充填

材料主要用来充填接头空隙，起柔性连接、保护止水带及防水板等构件的作用。

5.2.2接头充填材料应具备以下性能：

1应具有较低的弹性模量以及良好的变形能力，充填材料与衬砌混凝土材料的静态弹

性模量之比不宜超过1/10；

2应具有一定的抗压强度和一定的遇水膨胀性，静态抗压强度不宜低于5.0MPa，满足

正常使用状态下接头稳定性要求；

3应具有较好的防水抗渗能力，抗渗等级不应低于P6；

4应采取减少开裂的技术措施；

5应具有较好的抗腐蚀、抗侵蚀及抗老化能力，满足隧道服役期抗渗要求；

6填充材料应符合相关环保标准，不含有对人体健康有害的化学物质；

7防火性能应达到B1级难燃的要求。

5.3减隔震材料

5.3.1减隔震材料应选择低剪切模量、韧性好、防火、环保、易施工的材料。

5.3.2缓冲层宜选用轻质混凝土、橡胶类材料、沥青系材料、高分子材料等。减震材

料应满足以下条件：

1表观密度不宜大于1000kg/m3；

2静态抗压强度不小于5MPa，满足隧道工程正常运营条件下稳定性要求；静态剪切

模量不宜大于衬砌混凝土的1/10，吸收变形能力符合设计与相关规范的要求；

13

3应具有一定的弹性，在多遇地震下，保证材料变形可恢复；

4防火性能应达到B1级难燃的要求;

5减震材料应满足所属地下工程环保的需求；

6具备良好的施工性能，易实现预制化。

5.3.3聚乙烯泡沫、聚氨酯泡沫等高分子减隔震材料宜加工为板状结构，泡沫混凝土

材料宜加工为管体状结构，橡胶类材料宜加工为块状或片状结构。

5.4防水材料

5.4.1穿越活断裂隧道内防水材料应符合现行《地下工程防水技术规范》（GB50108）

的规定。防水材料可选用注浆止水材料、防水卷材、中埋式止水带、背贴式止水带、排水盲

管、防水混凝土等。

5.4.2接头防水材料应具备以下性能：

1应具有较好的抗拉与抗剪性能，能够承受断层设防错动变形，在断层设防错动量下

满足衬砌防水要求。

2应具有良好的施工性能，易于弯曲、方便固定；

3应具有良好的耐腐蚀性与抗老化性能，满足隧道工程设计使用周期内的性能要求；

4应满足所属隧道工程环保的需求。

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6设计

6.1一般规定

6.1.1穿越活动断裂带地段的隧道设计，应遵循“超前加固围岩、预留变形空间、优

化断面形状、衬砌主动断开、设置减震结构”的设计原则。

6.1.2穿活动断裂公路隧道应采用复合式衬砌，在初支和二衬之间设置缓冲层。

6.1.3隧道衬砌设计应综合考虑围岩地质条件、活动断裂性质（断裂宽度、运动方式、

破碎程度、上下盘岩性、含水性与导水性、平均活动速率、影响范围等因素）、工程断面形

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。

6.1.4隧道穿越活动性断裂地段时，衬砌结构类型、支护参数应根据使用要求、围岩

级别、活动断裂性质、工程地质和水文地质条件、隧道埋置深度、结构受力特点，并结合周

边工程环境、支护手段、施工方法，通过工程类比和结构计算综合分析确定。

6.1.5活动性断裂附近不宜设置人行横洞、车行横洞及紧急停车带。

6.1.6对于张性活动断裂，应注意突涌水对隧道不利影响；对于压性活动断裂，应考

虑高地应软岩可能导致的挤压变形对隧道的不利影响；对于复合活动性断裂，应综合评估断

裂对隧道的不利影响。

6.1.7当隧道穿越活动性断裂时，衬砌设计应符合以下规定：

1根据区域地震等级及断裂发震强度开展衬砌抗震验算。

2根据断裂活动强度及设计使用寿命确定隧道净空断面扩大量。

3当断裂发震强度较高时，宜设置吸能缓冲层。

4应根据累积活动量及平纵设计要求确定扩大断面的设置范围。

5应根据各活动断裂活动强度确定衬砌节段长度。

6.2设防范围

6.2.1公路隧道穿活动断裂带设防范围应包括断裂带核心段和断裂带两侧延伸段。

6.2.2断裂带核心段长度的确定应综合考虑活动断裂的几何特征、活动强度和围岩条

件等因素，可采用以下方法进行确定：

15

1通过对活动断裂进行全面、详细的勘察，确定其空间分布、形态特征及活动类型等，

以辅助确定核心段范围。

2对隧道围岩进行地质调查，了解岩体结构、岩性、裂隙分布等情况，根据围岩稳定

性进一步判断活动断裂核心段范围。

6.2.3断裂带两侧延伸段长度可通过模型试验、数值仿真及工程类别等方法综合确定，

延伸设防长度应满足设计使用寿命期内结构内力、变形及防水性能要求。

6.2.4断裂带两侧延伸段长度应根据地震等级、断裂倾角、错断方向、错断量、断裂

与隧道交角、断裂两侧围岩质量等因素综合确定，同时应该考虑以下因素：

1在设防断裂位错量下，考虑断裂错动位置及错动模式的不确定性；2断裂错动与地

震动对隧道工程的耦合效应；

3考虑隧道服役期衬砌结构性能裂化对隧道抗震性能的影响；

4隧道抗震设防范围延伸段长度最小值应大于表6.2.4-1的规定，断裂带两侧围岩为Ⅲ

级和Ⅳ级时，两侧延伸段长度不宜小于2.0~3.0倍洞径长度；

表6.2.4-1隧道抗震设防范围延伸段长度最小值（m）

地震动峰值加速度动分档

车道数围岩级别

0.10g、0.15g0.20g、0.30g0.40g

Ⅲ~Ⅳ——10

两车道

Ⅴ~Ⅵ—515

Ⅲ~Ⅳ—515

三车道

Ⅴ~Ⅵ51020

Ⅲ~Ⅳ51020

四车道

Ⅴ~Ⅵ101525

条文说明

《汶川地震公路震害分析桥梁与隧道》表明，发生断裂错动导致隧道结构破坏的范围延

伸至断裂带及影响带外5~35m，调查“门源1.8地震”发现，错动断裂带及影响带隧道严重

破坏范围超出断裂边界近60m；理论分析发现，活动断裂带强烈影响段和一般影响段长度随

着断裂位错量增加而显著增加；活动断裂带强烈影响段和一般影响段随着隧道与断裂的交角

增加而不断减小，当交角超过75°后，影响段长度增加趋缓。因此活动断裂带错动强烈影

响段和一般影响段衬砌应向断裂两侧边界外延伸一定距离。

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通过资料调研，统计断裂带错动下隧道工程的震害范围，为设防设计提供一定参考。未

采用抗错断措施时，在断裂带错动作用下隧道结构发生严重破坏、中度破坏及轻度破坏的范

围分别为13~26m、5~19m及4~10m，平均破坏范围分别为21m、12m及7m，详见表6.2.4-2。

表6.2.4-2隧道抗震设防范围延伸段长度最小值（m）

破坏范围

序号隧道活断裂断裂带类型

严重破坏中度破坏轻度破坏

川藏铁路康定1

1色拉哈断裂1356

号隧道

走滑断层

2模型试验模型试验16124

3香炉山隧洞龙蟠－乔后断裂19147

乌鲁木齐地铁1

4九家湾断层2099

号线

5模型试验模型试验正断层261610

6模型试验模型试验23194

7模型试验模型试验21118

乌鲁木齐地铁1

8碗窑沟断层2479

号线

逆断层

9模型试验模型试验2195

10柿子园隧道映秀-北川断裂25164

平均破坏范围（m）21127

注：以上数据均已根据试验相似比换算为实际尺寸。

6.3结构设计

6.3.1穿活动断裂带隧道抗错断措施宜按表6.3.1-1进行。

表6.3.1-1穿活动断裂带隧道抗错断措施

活动性断裂级别

序号抗错断措施

Ⅰ级II级III级Ⅳ级

1加强支护√√√√

2隔离消能+扩挖设计√√√√

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3减震缝设计√√√√

4铰接连接设计√√√

5围岩加固√√√

6预留衬砌补强空间√√

7断面优化设计√

6.3.2支护结构设计

1隧道穿越蠕滑型活动断裂时，应考虑隧道使用年限内地层蠕滑累计位错量和剪应力

对结构影响。

2隧道穿越黏滑型活动断裂时，应按错断强烈影响段和一般影响段分区设防，错断强

烈影响段隧道结构应同时考虑地层错断和地震动作用，一般影响段隧道结构主要考虑地震动

作用。

条文说明

黏滑型活动断裂对隧道结构的危害主要为地层突发性错断和地震作用，汶川地震和门源

地震调查发现，错断断裂和断裂两边界外一定范围内的隧道结构受损最严重，这一区段的隧

道既受活动断裂带断裂错动位移影响，又受强烈地震力作用，结构产生较大横向位移和轴向

位移，部分二衬出现垮塌甚至隧道及周边围岩发生塌方，抗震设防难度大，这一区段为错断

强烈影响段。错断强烈影响段边缘向外，隧道受到震害影响逐渐降低，邻近错断强烈影响段

的区段距离震源近，地震波频率成分复杂，震动幅值大，垂直地震动参数大，隧道结构受围

岩约束，横向位移较小，主要是轴向位移，隧道结构主要受地震作用，相较于错断强烈影响

段，隧道所受震害较小，这一区段称为活动断裂一般影响段。

3隧道结构断面宜采用圆形或近圆形结构形式。

条文说明

研究表明，断裂位错活动时，圆形和近圆形隧道结构横向与纵向内力小于马蹄形和矩形

隧道结构，具有较好的抗位错性能。

4穿越活动断裂带的隧道内轮廓净空断面应满足修复与加固结构所需净空，初期支护

与二次衬砌之间预留空间应综合考虑缓冲层厚度、初期支护预留变形量、断裂错动量等因素

确定。

5穿越活动性断裂的隧道初期支护及二次衬砌应适当加强，且应符合以下规定：

1）初期支护应采用封闭结构。

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2）二次衬砌应采用钢筋混凝土结构，应设置仰拱。

3）纵向采用节段衬砌结构形式，节段长度6~9m，节段衬砌间采用铰接连接，节段端

部结构宜加强。

条文说明

有仰拱二次衬砌可以减轻竖向地震对结构的破坏，节段衬砌错动扭转时相邻节段衬砌端

部易相互碰撞、搓动、磨损，造成衬砌结构破坏，因此宜适当加强节段衬砌端部结构强度。

采用钢筋混凝土的支护结构可以避免脆性破坏且震后易于抢通与修复。

6穿越蠕滑型活动断裂的隧道应综合断裂破碎带宽度、断裂倾角、蠕滑错动速度、错

动方向等因素，选用扩挖断面、节段衬砌、设缓冲层、围岩注浆、设减震缝等减震措施。

条文说明

统计国内外14座穿越蠕滑型活动断裂隧道抗减震措施表明，其中7座隧道采用了节段

衬砌措施，7座隧道采用了扩挖断面措施，1座隧道采用设缓冲层措施，所以节段衬砌和扩

挖断面是常用的减震措施。

7穿越黏滑型活动断裂的错断强烈影响段隧道结构宜综合采用扩挖断面、设缓冲层、

节段衬砌、设减震缝、加强隧底、围岩注浆、运营监测等综合抗减震措施。

条文说明

对既有国内外穿越黏滑型活动断裂带隧道采取的工程措施调研、汶川门源地震震害

调查和理论分析揭示，穿越黏滑型活动断裂带地段隧道采用节段衬砌与减震缝来适应断裂带

大尺度位错是可靠的方案，通过扩挖隧道断面与增设缓冲层，能有效提高活动断裂带隧道段

抗震能力，对活动断裂带围岩注浆加固，提高围岩刚度，能减少地震对；对活动断裂带实施

运营监测，发生异常时，及时报警，采取应急措施。

6.3.3衬砌节段长度的确定应满足以下条件：

1节段长度可通过模型试验、数值计算、工程类别等方法综合确定，数值计算方法宜

采用三维时程分析法；

2节段长度应与接头宽度、充填材料的选择同步进行，通过优化分析得到最优组合；

3断裂带核心段节段长度不宜大于30m，不宜小于6m。

6.3.4扩大断面设计

1扩大断面设计应根据设计标准、设防范围、地震安评报告及处理方法等综合确定。

19

2扩大量应综合考虑活动断裂的设防黏滑量和蠕滑量以及错动位置的不确定性，根据

隧道所穿活动断裂的设计位错量确定，同时考虑缓冲材料的压缩性。

3应全断面扩大，同时考虑活动断裂的错动模式。

4扩大断面应填充缓冲材料，填充施工应保证填充率100%。

5扩大断面与隧道常规断面应采用渐进式过渡处理措施。

6.3.5缓冲层设计

1缓冲层设计应与隧道初支及二衬设计协同进行。

2缓冲层设计内容包括：缓冲层材料选取、缓冲层布置和缓冲层厚度设计。

3缓冲层材料选取应综合考虑其体积压缩特性、强度、吸能特性、防火性能、施工和

环保等因素。

4缓冲层材料的压缩率不应小于50%。

5缓冲层应全环布置。

6缓冲层厚度d设计宜按式（6.3.5-1）计算：

......................................................（6.3.5-1）

�

�=�

式中：K--设计错动量

--缓冲材料体积压缩率。

�

7缓冲层内宜预埋注浆管，遭受地震后方便对缓冲层进行二次注浆。

6.3.6接头设计

1接头是穿越活动断裂隧道二衬节段间连接部，是抵御断层错断的主要构造设计之一，

宜采用柔性接头，刚度不宜大于正常段衬砌的1/10。

2接头型式选择应考虑与变形缝及接头防水设计协同进行。

3接头设计应纳入到纵向设计计算中，并充分考虑接头因强制位错、混凝土干缩、温

度变化、地震产生的位移和内力以及接头的水密性、耐久性、抗震性和可施工性。

4根据隧道设防要求，接头可设置纵向及径向限位装置。设置抗错限位装置时，应与

止水带相协调。

5接头设计应考虑经济性和可施工性。

20

6.3.7隧道穿活动断裂带设防范围内应设置减震缝，并应满足下列要求：

1减震缝宜结合沉降缝、伸缩缝在二次衬砌上设置，断裂带围岩条件差、透水性较强

时，初期不宜设置减震缝。

2减震缝纵向布置间距宜取9~12m，在核心设防段缓冲层间距可适当缩小，而在两侧

延伸段缓冲层间距可适当加大，以满足不同位置的减震需求。

3减震缝宽度应根据隧道断面尺寸、活动断裂带宽度以及减震材料的性能和施工工艺

等因素进行综合考虑；减震缝缝宽不宜小于3cm，宜取3~15cm。

4减震缝宽度在核心设防段可适当加大，在两侧延伸段可适当缩小。

5减震缝的防水性能应满足隧道防水要求。

6减震缝的结构应具备良好的减震效果，并且具有足够的耐久性和可靠性。

7减震缝的地震反应设计计算宜采用三维时程分析方法。

6.4防排水设计

6.4.1穿活动断裂带隧道的常规防排水设计可参见《公路隧道防排水技术规程》

（T/CECSG:D72-01-2023）。

6.4.2对活动断裂带隧道防排水措施应遵循“防、排、截、堵相结合，因地制宜，综

合治理”的原则，应对地表水、地下水妥善处理，形成完整的防排水系统，应使防水可靠、

排水畅通。

6.4.3穿越活动断裂带隧道的防排水系统包括隧道正常防排水系统和减震缝/柔性接

头防水系统。排水管宜固定在隧道初衬表面，防水层宜固定在缓冲层外表面，减震缝背粘式

止水带宜粘贴在防水板表面，减震缝外侧止水带宜固定在二衬端头。

6.4.4隧道减震缝、柔性接头应采取可靠的防水措施。

6.5结构计算

6.5.1穿活动断裂隧道应计算地层错动变形特征、结构内力和变形，并进行结构强度

和变形验算。

6.5.2穿活动断裂隧道结构计算可采用梁弹簧法和时程分析法，并应符合下列规定：

1仅考虑断裂错动作用时，宜采用梁弹簧法。

21

2考虑地震动或地震动与断裂错动组合作用时，应采用时程分析法。

3采用数值仿真方法确定延伸段长度时，宜采用时程分析法。

4断层带围岩或衬砌结构较复杂时，宜采用时程分析法。

6.5.3活动断裂断裂带地层错动作用下地层变形范围，宜根据工程场地地震安全性评

价报告取值，无相关资料时，可按6.5.3-1和6.5.3-2式计算：

0.240.24

i1x5.04u1xmax,i2x5.04u2xmax（6.5.3-1）

0.440.44

i1z11.09u1zmax,i2z11.09u2zmax（6.5.3-2）

i1x—活动断裂带上盘水平向地层变形范围，m；i2x—活动断裂带下盘水平向地层变形范

围，m；

i1z—活动断裂带上盘竖向地层变形范围，m；i2z—活动断裂带下盘竖向地层变形范围，

m；

u1xmax—断层距为y处的上盘水平向最大错动量，m；u2xmax—断层距为y处的下盘水平向

最大错动量，m；

u1zmax—断层距为y处的上盘地层竖向最大错动量，m；u2zmax—断层距为y处的下盘地层

竖向最大错动量，m；

6.5.4活动断裂断裂带地层错动作用下地层三向变形，宜根据工程场地地震安全性评

价报告取值，无相关资料时，可按表6.5.4-1的规定计算：

表6.5.4-1地层三向变形的计算规定

变形方向上盘下盘备注

22

水平向ux��左旋取+，右旋取-

−2−2

0.18�1�0.05�2�

�1�=±�1𝑥��(−�)�2�=±�2𝑥��(−�)

22

竖向uz��

−2−2

0.19�1�0.31�2�

�1�=±�1𝑥��(−�)�2�=±�2𝑥��(−�)正断层取+，逆断层取+

纵向uy

�1𝑥����2𝑥���

�1�=±(−−1)�2�=±(−+1)

tan��1�tan��2�

u1x—断层距为y处的上盘水平向变形，m；u2x—断层距为y处的下盘水平向变形，m；

u1y—断层距为y处的上盘纵向变形，m；u2y—断层距为y处的下盘纵向变形，m；

u1z—断层距为y处的上盘地层竖向变形，m；u2z—断层距为y处的下盘地层竖向变形，

22

m；

y—断层距，m；α—活动断裂带的倾角。

6.5.5错动作用下穿活动断裂断裂带隧道结构变形可按下式计算：

'（6.5.5-1）

uxuxsintuycost

'（6.5.5-2）

uyuxcostuysint

'（6.5.5-3）

uzuz

'隧道结构水平向变形；地层结构水平向变形,m；

ux—ux—

'隧道结构纵向变形；地层结构纵向变形,m；

uy—uy—

'隧道结构竖向变形；地层结构竖向变形,m；

uz—uz—

βt—隧道与活动断裂带的夹角。

6.5.6错动作用下穿活动断裂断裂带隧道横向变形可按表6.5.4-1、式6.5.5-1~式6.5.5-3

计算，其中隧道上计算点的断层距可按照式6.5.6-1计算：

yy0zcotxcost（6.5.6-1）

y0—隧道横断面中心处距离断层的距离。

x,