隧道装配式仰拱设计与施工技术标准 征求意见稿

ICS93.060

CCSP21

T/TMAC

团体标准

T/TMAC×××—202×

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隧道装配式仰拱设计与施工技术标准

Standardfordesignandconstructionofprefabricatedinvertsof

tunnels

（征求意见稿）

××××-××-××发布××××-××-××实施

中国技术市场协会发布

T/TMAC×××—202X

目次

前言............................................................................IV

引言.............................................................................V

1范围...........................................................................1

2规范性引用文件.................................................................1

3术语和定义.....................................................................2

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

4.1勘察.....................................................................4

4.2设计.....................................................................4

4.3施工.....................................................................4

4.4工程验收.................................................................5

4.5工程管理实施要点.........................................................5

5隧道勘察.......................................................................6

5.1一般规定.................................................................6

5.2设计勘察.................................................................6

5.3施工勘察.................................................................7

5.4勘察手段.................................................................7

5.5测试及试验要求...........................................................8

5.6成果分析与勘察报告.......................................................9

6隧道装配式仰拱结构设计........................................................10

6.1一般规定................................................................10

6.2荷载....................................................................10

6.3主要工程材料............................................................11

6.4结构计算................................................................12

6.5结构设计................................................................13

6.6垫层设计................................................................15

7装配式仰拱结构施工及辅助措施..................................................15

7.1一般规定................................................................15

7.2施工调查................................................................16

7.3技术文件准备............................................................16

7.4施工组织设计............................................................16

7.5设备及设施要求..........................................................17

7.6材料要求................................................................18

I

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7.7注浆加固................................................................20

8施工测量......................................................................20

8.1一般规定................................................................20

8.2控制测量................................................................21

8.3施工测量................................................................23

8.4贯通测量................................................................24

8.5竣工测量................................................................24

9仰拱预制构件的制作要求........................................................25

9.1一般规定................................................................25

9.2模具相关要求............................................................26

9.3原材料要求..............................................................27

9.4构件制作要求............................................................29

9.5构件养护要求............................................................31

9.6构件存储及场内运输要求..................................................31

9.7构件保护................................................................32

10初期支护及装配式仰拱要求....................................................32

10.1一般规定..............................................................32

10.2初期支护施工要求......................................................33

10.3二次衬砌施工要求......................................................36

10.4仰拱预制构件拼装作业施工要求..........................................38

10.5特殊地质条件施工要求..................................................40

11防排水规定..................................................................40

11.1一般规定..............................................................40

11.2防水设计..............................................................40

11.3接缝防水..............................................................41

11.4隧道排水..............................................................41

12施工运输及构件安装..........................................................42

12.1一般规定..............................................................42

12.2出渣运输方式等要求....................................................42

12.3预制构件吊装及运输要求................................................43

12.4预制构件拼装..........................................................42

13监控量测及信息化管理........................................................44

13.1一般规定..............................................................44

13.2监控量测断面设置......................................................44

II

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13.3监控量测频率..........................................................44

13.4允许相对变形值........................................................45

13.5数据采集及处理........................................................45

13.6量测信息管理..........................................................46

14工程验收....................................................................46

14.1一般规定..............................................................46

14.2仰拱预制构件验收......................................................46

14.3基底验收..............................................................47

14.4仰拱预制构件的拼装与连接..............................................47

14.5后浇段验收............................................................47

14.6预制块基底注浆........................................................47

附录A（规范性）本文件用词说明...................................................49

附录B（规范性）条文说明.........................................................50

参考文献..........................................................................54

III

T/TMAC×××—202X

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定

起草。

本文件由中铁第一勘察设计院集团有限公司提出。

本文件由中国技术市场协会归口。

本文件起草单位：中铁第一勘察设计院集团有限公司、×××、×××。

本文件主要起草人：×××、×××、×××、×××、×××、×××。

IV

T/TMAC×××—202X

引言

本文件借鉴西秦岭、中天山铁路隧道、引汉济渭引水隧洞等采用装配式仰拱的科研成果和建设经验，

依托中国铁建重大科研课题《装配式隧道仰拱设计施工技术研究及装备研制》的研究成果，体现铁路隧

道装配式仰拱的技术特点，为隧道采用装配式仰拱的勘察设计、施工和验收提供技术支撑。

本文件在编制过程中，总结了以往我国采用装配式仰拱（仰拱预制构件）的工程实践经验，借鉴了

国内外标准，力争做到安全可靠、技术先进、经济合理。

本文件共分14章，包括范围、规范性引用文件、术语和定义、基本规定、隧道勘察、隧道装配式

仰拱结构设计、装配式仰拱结构施工及辅助措施、施工测量、隧道预制构件的制作要求、支护及模筑衬

砌要求、防排水规定、施工运输及构建安装、监控量测及信息化管理、工程验收等内容。

请注意本文件中的某些内容可能涉及采用预制仰拱模块的隧道、采用预制仰拱模块的隧道施工方法、

一种采用预制装配仰拱的钻爆法隧道结构（ZL202010608408.2、ZL202010609499.1、ZL201822233553.8）

等相关专利技术受到法律保护，使用者在使用前应获得专利权人的专利实施许可。

专利持有人已向本文件的发布机构作出专利实施许可声明：愿意同任何人在公平、合理和非歧视基

础上，就专利实施许可进行洽谈合作。有关内容可以从以下联系方法获得：

专利权人：中铁第一勘察设计院集团有限公司、赵晓勇

所属单位：中铁第一勘察设计院集团有限公司

通讯地址：西安市西影路2号桥隧院B座904室

联系电话：029-8236535115291966593

联系邮箱：fsdi_1@163.com

V

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隧道装配式仰拱设计与施工技术标准

1范围

本文件规定了装配式仰拱铁路隧道勘察、设计、施工、验收技术要求。

本文件适用于采用装配式仰拱结构施工的新建铁路隧道，包括TBM法施工及钻爆法施工采用装配

式仰拱结构的铁路隧道的勘察、设计、施工和工程质量验收。

注：装配式仰拱在铁路隧道有较多应用，经工程实践检验可行。受铁路选线半径限制，铁路长隧道较多，一般长

大隧道洞身段围岩条件较好，采用装配式仰拱结构条件好。公路隧道选线半径没有铁路要求高，因此，公路线

路较铁路线路的长隧道少，短隧道洞身围岩条件一般较长隧道差，采用装配式仰拱长度越长对隧道整体造价的

影响越小，长隧道采用装配式仰拱结构更有优势，所以本文件的编制以铁路隧道为主。但考虑到不同标准下铁

路隧道与公路隧道虽然断面大小、围岩条件有所不同，但结构形式类似，因此，公路隧道采用装配式仰拱结构

也可参考本文件。

注：铁路隧道装配式仰拱设计、施工应对隧道围岩的稳定性及施工安全进行风险评估。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；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。

GB175通用硅酸盐水泥

GB/T699优质碳素结构钢

GB/T700碳素结构钢

GB/T1591低合金高强度结构钢

GB/T1596用于水泥和混凝土中的粉煤灰

GB/T3077合金结构钢

GB8076混凝土外加剂

GB/T1499.1钢筋混凝土用钢第1部分：热轧光圆钢筋

GB/T1499.2钢筋混凝土用钢第2部分：热轧带肋钢筋

GB/T18046用于水泥、砂浆和混凝土中的粒化高炉矿渣粉

GB/T18173.3高分子防水材料第3部分：遇水膨胀橡胶

GB/T21120水泥混凝土和砂浆用合成纤维

GB/T27690砂浆和混凝土用硅灰

GB50010混凝土结构设计规范

GB50108地下工程防水技术规范

GB50111铁路工程抗震设计规范

1

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GB50119混凝土外加剂应用技术规范

GB/T50146粉煤灰混凝土应用技术规范

GB50204混凝土结构工程施工质量验收规范

GB/T50214组合钢模板技术规范

GB/T50262铁路工程基本术语标准

GB50446盾构法隧道施工及验收规范

GB50666混凝土结构工程施工规范

JC/T2030预制混凝土衬砌管片生产工艺技术规程

JGJ1装配式混凝土结构技术规程

JGJ55普通混凝土配合比设计规程

JGJ63混凝土用水标准

JGJ276建筑施工起重吊装工程安全技术规范

JG/T398钢筋连接用灌浆套筒

JG/T408钢筋连接用套筒灌浆料

JG/T472钢纤维混凝土

JGJ/T221纤维混凝土应用技术规程

TB/T3353铁路隧道钢筋混凝土管片

TB10003铁路隧道设计规范

TB10005铁路混凝土结构耐久性设计规范

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

装配式仰拱assembledinvert

隧道二次衬砌仰拱结构采用预制构件、现场拼装施工的仰拱结构。

3.2

仰拱预制构件prefabricatedinvertcomponent

隧道预制施工的二次衬砌仰拱构件，包括钢筋混凝土预制块、纤维混凝土预制块、钢仰拱块、铸铁

仰拱块、复合仰拱块等。

3.3

仰拱拼装机invertassemblymachinery

用于仰拱预制构件起吊、平移、提升、旋转和辅助安装等多个自由度作业的机械装置。

3.4

连接钢架steelframeforconnection

用于钻爆法隧道装配式仰拱与初期支护拱墙钢架之间的连接段钢架。

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3.5

豆砾石peagravel

颗粒级配为5~10mm的碎石或砾石。

3.6

辅助拼装系统auxiliaryassemblysystem

装配式仰拱在拼装过程中辅助人工进行拼装施工的辅助系统。

3.7

荷载load

使结构或构件产生内力和变形的外力和其他因素。

[来源：TB10003-2016,2.1.9]

3.8

纵向连接longitudinalconnecting

为保证仰拱预制构件之间的整体性，在仰拱预制构件之间设置的纵向连接件。

3.9

连接器coupler

用于连接纵向连接杆的装置。

3.10

装配式仰拱模具assemblytypeinvertmould

是用来制作预制仰拱预制构件的模具，它主要用于钢筋混凝土仰拱预制构件的加工。

3.11

蒸汽养护steamcuring

混凝土灌注完毕采用养护罩封闭预制混凝土构件，并输入蒸汽控制构件周围的湿度和温度。混凝土

的蒸汽养护可分静停、升温、恒温、降温四个阶段。

3.12

隧道仰拱tunnelinvert

隧道底部反拱形的衬砌部分。

[来源：TB10003-2016，2.1.18]

3.13

隧道仰拱开挖tunnelinvertexcavation

挖出隧道仰拱轮廓，并运走土石。

3.14

初期支护tunnelsupport

隧道开挖后及时施作的支护结构，一般由喷混凝土、锚杆、钢筋网、钢架等组成。

[来源：TB10003-2016，2.1.16]

3.15

3

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二次衬砌tunnelsecondlining

支持和维护隧道结构功能长期稳定和耐久性施作的模筑或预制混凝土永久结构物。

[来源：TB10003-2016，2.1.17，有修改]

3.16

仰拱现浇连接段cast-in-placeconnectionsectionofinvert

临近装配式仰拱位置的二次衬砌现浇段。

4基本规定

4.1勘察

4.1.1装配式仰拱施工的隧道工程地质勘察宜按踏勘、初测、定测及补充定测开展工作，合理确定勘

察方法和勘察工作量，获取所需的地质参数，满足各阶段设计要求及施工需要。

4.1.2隧道工程地质勘察应按地质调绘、勘探、测试、试验、综合地质分析和报告编制等工作程序进

行。

4.1.3采用装配式仰拱的隧道工程地质勘察应强化岩体完整性、开挖围岩超欠挖等基本工程特性的测

试。

4.1.4采用装配式仰拱的隧道应加强断层及软弱破碎带、岩溶、高地应力、膨胀性及风积沙、含水砂

层等不良地质勘察工作。

4.2设计

4.2.1采用装配式仰拱的隧道应进行地质适应性评估，综合考虑隧道工程规模、地质条件、环境条件、

预制场地、运输条件、施工工期、工程投资等因素，经技术经济比较确定。

4.2.2穿越高地应力、软弱围岩、中等或严重大变形地段、中等及以上的膨胀性围岩地段、断层破碎

带及软弱破碎带地段、突泥涌水严重地段、岩溶地段等，采用装配式仰拱结构应综合考虑施工风险，经

技术经济比较后确定。

4.2.3隧道装配式仰拱结构型式、分块及尺寸等应依据隧道内轮廓、结构厚度、仰拱填充，并综合考

虑施工误差等因素确定。

4.2.4装配式仰拱结构设计使用年限不应小于隧道二次衬砌结构使用年限，一般为100年。

4.2.5地震设防区的装配式仰拱结构的隧道应根据隧道断面尺寸、地震烈度、隧道埋深与隧道结构的

空间关系等基础条件开展抗震计算，抗震计算应符合GB50111的相关要求。

4.2.6采用装配式仰拱的隧道防排水设计应符合TB10003的相关标准规定。

4.2.7装配式仰拱预制构件的预制场、供配电设施、环水保设施等辅助工程应进行专项设计。当与其

他预制场地共用时，应对场地条件进行评估，装配式仰拱预制构件的生产应满足施工进度要求。

4.3施工

4.3.1采用装配式仰拱施工的隧道应根据施工组织设计和施工条件，建立安全、质量和环境保护体系，

4

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做到保护环境和文明施工。

4.3.2装配式仰拱施工应根据规定的测量精度及导向系统选择施测方法，并建立复核制度，保证隧道

的轴线符合设计要求和相关标准规定。

4.3.3装配式仰拱拼装机在进场、组装、拼装、拆卸过程中，应建立过程控制保障体系，强化施工工

艺流程组织，确保拼装机正常使用。

4.3.4装配式仰拱施工应对预制块安装质量、隧道底部质量及基底回填注浆质量等进行检测，并将检

测结果纳入竣工文件。

4.3.5施工场地应布置合理，主要设施齐全，相互干扰小。

4.3.6装配式仰拱施工过程中应收集原始数据、资料，做好施工记录。隧道竣工后应及时编写施工技

术总结。

4.4工程验收

4.4.1装配式仰拱施工质量应满足结构安全、耐久性和使用功能等设计要求。

4.4.2装配式仰拱施工应定期检验装配仰拱块的拼装精度，中线及高程等均应符合设计要求。

4.4.3装配式仰拱施作后应对装配式仰拱与垫层或者初期支护的密贴性进行检验。

4.4.4工程验收应采用先进、成熟、合理的检验检测手段，数据应真实可靠，全面反映工程质量状况。

所用方法和仪器设备应符合相关标准的规定，仪器精度应能满足质量控制要求。

4.4.5工程原材料、半成品和成品进场应验收。装配式仰拱块及防水材料应作为成品进行进场验收。

进场验收时应检查每批产品的量合格证书、性能检验报告、使用说明书、进口产品的商检报告及其他证

明文件，并应按有关标准规定进行复验，质量合格后可使用。

4.4.6质量检测报告、检查验收记录等工程技术管理资料应符合有关行业标准的规定，验收资料应归

档。

4.5工程管理

4.5.1装配式仰拱施工的隧道建设管理应重点做好以下工作：

a）根据装配式仰拱施工的特点，制定针对性的变更设计管理办法；

b）组织设计、监理、施工单位进行装配式仰拱拼装机监造和验收工作；

c）组织参建各方进行施工场地选址的核对确认工作；

d）组织参建各方对装配仰拱施工过程中出现的特殊地质处理方案进行论证。对施工造成较大

影响时，应及时组织专项研究。

4.5.2装配式仰拱法施工的隧道勘察设计应重点做好以下工作：

a）勘察工作应满足隧道工程采用装配式仰拱设计的要求；

b）做好现场施工配合，加强现场地质核对确认工作。施工中出现异常情况时，应及时提出处

理措施。

4.5.3采用装配式仰拱隧道施工应重点做好以下工作：

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a）核对设计文件，参与设计技术交底、检查及验收工作，编制施工组织设计和专项施工

方案。

b）编制隧道装配式仰拱、拱墙衬砌等关键工序的作业指导书，明确施工作业标准和工艺

要求。

c）确定装配式仰拱拼装机的主要功能及参数，编制设备运输、组装调试等方案。

d）加强预制构件的生产、养护、运输、拼装等关键过程施工质量控制。

e）装配式仰拱拼装机长期停机时，应及时组织进行维护。

f）出现紧急情况时，应积极组织抢险，并执行建设程序。

4.5.4装配式仰拱施工的隧道监理应重点做好以下工作：

a）核对确认仰拱预制构件的生产及养护场地等辅助工程的规模、标准、生产能力、安全

措施等；

b）核实确认施工过程中的资源投入；

c）可根据职责要求参与仰拱拼装机的设备监造；

d）参与仰拱拼装机的组装、调试、拼装、拆卸等过程控制；

e）监督仰拱预制构件的生产、运输、拼装等施工过程的质量控制。

5隧道勘察

5.1一般规定

5.1.1装配式仰拱地质勘察应包含两个部分：设计阶段勘察和施工阶段勘察。

5.1.2地质勘察应进行的主要工作有：可行性勘察、初步勘察、详细勘察、施工勘察、编写勘察报告。

5.1.3地质勘察的范围、内容、方法、勘察量、精度等应严格根据每个勘察阶段的要求及施工方法确

定。

5.1.4装配式仰拱地质勘察工作应按本文件的要求，根据不同的勘察阶段，完成各项勘察任务，并编

制勘察报告，做到搜集资料齐全、准确，满足设计要求。

5.1.5铁路隧道采用装配式仰拱的勘察、设计、施工及验收除应符合本文件的规定外，尚应符合国家、

行业、企业现行有关标准的规定。

5.2设计勘察

5.2.1设计勘察应分为三个阶段：可行性勘察阶段、初步勘察阶段、详细勘察阶段。

5.2.2可行性勘察的目的是为装配式仰拱的设计可行性研究提供所需的地质资料。侧重于收集与研究

已有的文献资料，在分析已有资料的基础上，对不良地质地段等重要工点进行必要的勘探，大致查明地

质情况。

5.2.3初步勘察的目的是初步查明工点周围的工程地质、水文地质条件，为装配式仰拱的初步设计提

供所需地质资料。

5.2.4详细勘察的目的是在初勘的基础上，进一步查明工点附近的地质特征和不良地质规模、大小范

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围，为装配式仰拱的施工图设计和拼装方案的确定提供完整的工程地质资料。

5.2.5设计勘察应查明以下内容：

a）调查和搜集区域地质、地形地貌、地震、矿产、水文、气象、工程地质、水文地质、工程

环境、当地工程建设经验等资料；

b）了解工点附近区域的地层岩性、地质构造、地震动参数、水文地质等，初步评价该区域的

工程地质与水文地质条件，分析其对装配式仰拱方案设计与施工的影响；

c）不良地质和特殊性岩土的类型、分布、性质；

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）围岩岩体的完整性、风化程度、围岩等级；

f）构造应力集中地段的地温、围岩产生岩爆或大变形的可能性。

5.2.6详细勘察应包含以下内容：

a）在初勘的基础上进一步开展深入细致的工程地质勘察工作，着重查明和解决初勘时未能查

明的地质问题；

b）补充、核对初勘的地质资料，对初勘时建议深入调查、勘探的重大复杂地质问题应做出可

靠的结论；

c）正确评价和预测工点附近区域的工程地质、水文地质条件及其发展趋势，提供装配式仰拱

设计、施工所需的定量指标，以及设计施工应注意的事项和整治措施意见。

5.3施工勘察

5.3.1装配式仰拱施工勘察应针对施工方法、施工工艺的特殊要求和施工中可能出现的工程地质、水

文地质问题等开展工作，满足施工方案调整和风险控制的要求。

5.3.2施工阶段遇下列情况宜进行施工勘察：

a）施工中发现地质条件与施工图差异较大，或出现地质异常，影响施工安全或工程稳定；

b）场地内不良地质、特殊岩土异常发育，影响施工安全或工程稳定；

c）施工中出现突水、涌泥、失稳、坍塌等工程地质问题；

d）施工中发生地面沉降过大、地面塌陷、相邻建筑开裂破坏等工程环境问题；

e）施工方案有较大变更或采用新技术、新工艺、新方法、新材料，定测和补充定测阶段勘察

资料不能满足要求；

f）需进行施工勘察的其他情况。

5.4勘察手段

5.4.1地质勘察应采用的勘察手段有：调查与测绘、勘探、测试、试验。

5.4.2地质调查与测绘应包括下列内容：

a）地形、地貌形态的成因和发育特征及其岩性、构造等地质因素的关系，划分沿线地貌单元；

b）地层层序、成因、时代、厚度、岩土名称、胶结物，以及岩石风化破碎的程度和深度等；

7

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c）岩层产状、接触关系、节理、裂隙等的发育情况；断裂和褶曲等的位置、走向、产状等形

态特征和力学性质；断裂类型、活动程度及破碎带的范围、富水情况；新构造活动的特

点；

d）通过含水地层岩性、富水（或储水）构造、裂隙、水系和地下水埋深及井泉的调查，查明

水文地质条件（补给排泄条件、地下水类型、水位及水深等）；

e）不良地质的性质、范围及其发生、发展和分布规律；特殊岩土的类型、性质、分布范围及

危害程度等；

f）有害气体、矿体及具有放射性危害的地层，确定分布范围、成分和含量；

g）地应力水平，重点查明高地应力引起的大变形、岩爆分布范围及影响程度；

h）岩、土成分及其密实程度、含水情况、物理力学性质、水理、化学性质（胀缩土、盐渍土、

有机土等）。

5.4.3地质勘探应包括的主要内容：

a）岩石坚硬程度、岩石质量指标、岩体完整性等岩石（体）地质参数；

b）主要断层及岩体软弱破碎带的性质、产状、规模、分布范围、主要破碎物质、破碎程度、

富水程度；

c）岩溶及岩溶水、人为坑洞等成因、空间分布、规模等特征及其与隧道的关系；

d）地下水类型、发育状况及补给、径流、排泄特征等水文地质条件，预测可能出现严重突、

涌水点（段）；

e）存在高地应力、高地温、有毒有害气体或放射性时，应调查其成因、分布、特征及危害程

度。

5.4.4工程地质及水文地质测试及实验应符合下列规定：

a）地下水发育时，应进行抽（注）水实验，分层获取各含水文地质参数并评价其富水性和涌

水量。水文地质条件复杂时，应进行地下水动态观测；

b）在拱底或线路设计高程以下1~3倍的洞径范围内应进行孔内波速测试，采取岩石试样做

岩块波速测试，获取围岩岩体的完整性指标；

c）当岩芯采集困难或采用钻探难以判明孔内的地质情况时，宜在基本实验的基础上选择物探

方法，进行孔内综合物探测井；

d）高应力区域进行地应力测试。地应力测试应结合地貌地质单元选择在代表性钻孔中进行，

地应力测试宜采用水压致裂法；

e）有害气体、放射性矿体等应按相关规定进行测试、分析。

5.5检验、监测及试验要求

5.5.1现场检验和监测应在工程施工期间进行。对有特殊要求的工程，应根据工程特点，确定必要的

项目，在使用期内继续进行。

5.5.2现场检验和监测的记录、数据和图件，应保持完整，并应按工程要求整理分析。

8

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5.5.3现场检验和监测资料，应及时向有关方面报送。当监测数据接近危及工程的临界值时，必须加

密监测，并及时报告。

5.5.4现场检验和监测完成后，应提交成果报告。报告中应附有相关曲线和图纸，并进行分析评价，

提出建议。

5.5.5测试应包括的主要内容：

a)隧道洞身地层岩性、地质构造特征，各类地层岩性多样本统计的岩石单轴饱和抗压强度等

地质参数；

b)隧道洞身各地层应预测分段涌水量，推测突水、涌泥点（段），提出处理措施建议。

c)岩石坚硬程度、岩石质量指标、岩体完整性等岩石（体）地质参数；

d)主要断层及岩体软弱破碎带的性质、产状、规模、分布范围、主要破碎物质、破碎程度、

富水程度；

e)岩溶及岩溶水、人为坑洞等成因、空间分布、规模等特征及其与隧道的关系；

f)地下水类型、发育状况及补给、径流、排泄特征等水文地质条件，预测可能出现严重突、

涌水点（段）。

5.5.6地质参数测试项目应包括以下内容：

a）岩石坚硬程度，包括岩石单轴抗压及抗拉强度、弹性模量、泊松比等；

b）岩石磨蚀性，包括岩石的构成及石英含量等；

c）岩体完整性，包括岩体的结构面发育程度、优势结构面对隧道稳定性和装配式仰拱施工的

影响程度等；

d）水文地质参数；

e）其他地质参数，主要包括隧道围岩地应力大小、方向等。

5.6成果分析与勘察报告

5.6.1工程地质勘察报告应在搜集已有资料，取得工程地质调绘、勘探、测试、试验等成果的基础上，

结合勘察阶段、工程特点、设计方案、施工方法等，进行综合地质分析。

5.6.2工程地质参数的确定，应结合原位测试、室内试验和当地工程经验等综合选用。

5.6.3工程地质勘察报告应资料完整、数据真实、内容可靠，工程地质分析评价应论据充分、针对性

强。

5.6.4隧道洞身不良地质类型和特殊岩土类型、具体段落、与隧道关系及其对装配式仰拱施工的影响，

提出处理措施建议。

5.6.5施工阶段工程地质工作应针对装配式仰拱施工的特殊要求和可能遇到的工程地质、水文地质风

险点（段）地质情况，加强超前地质预报及监测工作，及时根据地质条件的变化，提出优化合理的处理

措施。

5.6.6工程地质分析评价应包括下列内容：

a）装配式仰拱工程建设场地的稳定性、适宜性评价；

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b）工程建设与周边环境相互影响的预测，提出预防措施建议；

c）根据不良地质和特殊岩土对施工和工程安全的影响，提出工程措施建议；

d）根据地表水体对装配式仰拱施工的影响，地下水对结构的渗透，提供防渗设计；

e）根据隧道围岩变形、失稳、坍塌等稳定性，提出工程措施建议；

f）根据发生突水、涌泥的可能性，提出预防措施建议；

g）根据煤层、气田、矿体、放射性及有害气体等对施工安全和人体等的危害，提出防护措施

建议；

h）水和土对装配式仰拱材料腐蚀性评价。

5.6.7工程地质勘察报告应包括文字、表格、图件，重要的支持性资料可作为附件。

6隧道装配式仰拱结构设计

6.1一般规定

6.1.1装配式仰拱结构设计，应采用工程类比和结构计算结合的原则，确保结构设计安全可靠、经济

实用。

6.1.2装配式仰拱结构的型式与尺寸，应根据隧道开挖跨度、围岩级别、工程地质及水文地质条件、

埋置深度、拱墙衬砌、沟槽设置、结构工作特点等因素确定。

6.1.3装配式仰拱结构应按施工阶段及运营阶段分别进行结构强度和接头刚度计算。对于钢筋混凝土

结构，应进行裂缝宽度验算。

6.1.4装配式结构设计应对制作、吊装、堆放、运输、安装、使用等工况进行检算。

6.1.5装配式仰拱结构设计宜建立信息化协同平台，共享数据信息，实现施工、运营全过程的管理和

控制。

6.1.6装配式仰拱结构应满足隧道全寿命期的使用维护要求。

6.1.7装配式仰拱结构抗震、防水、耐久性设计应符合国家标准的相关要求及规定。

6.2荷载

6.2.1装配式仰拱结构设计考虑的荷载可按表1分类。在确定荷载时，除应符合TB10003规定外，应

根据装配式仰拱施工和运营阶段可能发生的变化，按可能出现的最不利组合进行计算。

表1荷载分类

荷载分类荷载名称

结构自重

结构附加恒载

围岩（地层）压力

永久荷载

静水压力及浮力

混凝土收缩及徐变影响

预加应力

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通过隧道的列车荷载及制动力

施工荷载

可变荷载车辆荷载

冻胀力、膨胀力

施工灌浆压力

地震作用

偶然荷载撞击、爆炸荷载

人防荷载

6.2.2荷载计算采用下列原则和方法。

a）结构自重按结构设计尺寸及材料标准重度计算，结构附加荷载按实际情况计算。

b）围岩（地层）压力按垂直压力和水平侧压力计算，按现行TB10003计算。

c）水压力按现行TB10003计算。

d）装配式仰拱主要施工荷载应考虑以下荷载及其最不利组合：

1)设备运输；

2)吊装荷载；

3)施工机具荷载；

4)施工挤紧力；

5)注浆引起的附加荷载。

e）铁路列车荷载、路面车辆活载、冻胀力、膨胀力、地震荷载、人防荷载应按国家现行相关

规范的规定计算。

注：仰拱预制块单块重量一般比较大，从洞内施工期间安全角度出发，安装通常需要采用专门的拼装设备，拼装设

备荷载直接作用到仰拱预制块上，这个荷载一般比较大，在仰拱预制块计算时，考虑其荷载进行包络设计。

6.3主要工程材料

6.3.1装配式仰拱结构材料宜采用钢筋混凝土；二次衬砌可采用素混凝土或钢筋混凝土；回填找平层

宜采用素混凝土；沟槽宜采用素混凝土，沟槽盖板宜采用钢筋混凝土。

注：因受隧道断面内轮廓限制，水沟槽壁尺寸往往厚度不大，为避免受到碰撞导致掉块或缺失，沟槽壁配构造钢筋，

增加槽壁的强度。

6.3.2装配式仰拱钢筋混凝土受力主筋宜采用HRB400、HRB500或更高等级钢筋，构造钢筋宜采用

HPB300、HRB400钢筋。

6.3.3装配式仰拱纵向连接宜采用预应力螺纹钢筋、螺栓等材料。预应力螺纹钢筋直径宜采用25~40，

张拉控制应力应满足GB50010中相关规定，连接器应与螺纹钢筋匹配；连接器的机械性能等级宜采用

5.6~10.8级，也可采用有较好耐腐蚀性和冲击韧性的低合金高强度钢材。螺母机械性能等级应与螺栓匹

配。预应力螺纹钢筋、连接器、螺栓、螺母等均应进行耐腐蚀处理。

注：当现场进行试验或有可靠经验时，预应力螺纹钢筋张拉控制应力也可根据实际情况进行确定。

6.3.4防水材料应为具有良好弹性、耐久性、耐水性的橡胶类材料，并满足相关规范要求。

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6.3.5仰拱底注浆加固浆液材料可选用水泥浆、水泥砂浆等主剂为水泥的单液浆，或水泥和水玻璃为

主的双液型浆等。浆液应根据工程要求、水文地质情况、仰拱底部垫层碎石粒径及颗粒级配等设计配合

比，并进行室内配合比试验。

6.4结构计算

6.4.1一般隧道结构可按极限状态法设计，隧道结构及构件应根据承载能力极限状态及正常使用极限

状态的要求分别进行计算和验算。

6.4.2隧道结构承载能力极限状态，应按基本组合、偶然组合和地震组合计算作用的效应设计值，并

按下列表达式进行设计：

（1）

0SdRd

式中：

结构重要性系数，安全等级为一级、二级、三级时分别取、和；

0——1.11.00.9

作用组合的效应设计值；

Sd——

隧道结构构件的设计值。

Rd——

6.4.3对于正常使用极限状态，应根据不同的设计要求，采用作用的标准组合、频遇组合或准永久组

合，并按下列表达式进行设计：

（2）

SdC

式中：

C——结构或结构构件达到正常使用要求的规定限值，限值按现行有关结构设计规范规定采用。

6.4.4隧道结构计算应符合下列规定：

a）结构计算包括施工阶段和运营阶段两部分。

b）隧道结构的计算简图应根据地层情况、衬砌构造特点及施工工艺等确定，计算中应考虑结

构与地层共同作用及接头的影响；

c）结构内力计算可采用“荷载-结构”模式或“地层-结构”模式；

d）当拱墙采用现浇结构，计算采用衬砌结构整体建模时，装配式仰拱与拱墙连接处应考虑刚

度变化的影响，刚度折减系数根据接头形式通常取0.4~0.9；

注：根据目前的研究成果及公开发表的资料，当无螺栓时，平接头一般是榫槽接头的刚度的0.4~0.5倍；采用平接

头时，平接头不设螺栓、平接头设弯螺栓、直螺栓和斜螺栓相比，抗弯刚度在不同轴力和弯矩作用下，其抗弯

刚度的大小有所差别，但并不显著，一般情况下抗弯刚度平接头无螺栓最小，弯螺栓和斜螺栓抗弯刚度次之（两

者差别不大），直螺栓抗弯刚度最大。轴力越小，螺栓效应越明显，螺栓对抗弯刚度影响越大；反之亦然。与

现浇结构相比，设置接头都会对刚度造成一定的影响，具体表现在设置接头导致拱顶弯矩增大，竖向变形增加，

影响最大的是横向变形，因为接头刚度往往存在使结构不对称的情况，因此，横向变形的计算结果往往增大

2~3倍。根据内力计算结果反推，设置接头与采用现浇结构刚度相比，接头刚度都会有不同程度的降低，对以

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往计算结果归纳分析，刚度折减系数在结构轴力较大及连接较好的情况，往往也仅能达到现浇衬砌的90%左右，

因此，此处最大值取0.9，但主要考虑结构变形时，刚度折减系数应适当减小。

e）抗震设防烈度大于7度、地层软硬不均地段及结构刚度突变段应进行抗震计算，计算方法

按照GB50111。

6.4.5隧道结构抗浮计算应对最不利工况进行验算，安全系数不应小于1.05。

6.4.6钢筋混凝土装配式仰拱结构最大裂缝宽度宜按0.2mm控制，特殊环境条件下应满足TB10005

相关要求。

6.5结构设计

6.5.1钻爆法隧道装配式仰拱内轮廓的确定应综合考虑设计时速、单双线情况、疏散救援方式等因素，

并与相接的现浇仰拱段保持一致。

6.5.2装配式仰拱宜采用仰拱与填充层一体化结构型式，宜采用钢筋混凝土结构。

注：在以往TBM法隧道施工时，装配式仰拱结构形式往往采用板式结构，仰拱结构形式根据设置轨道要求，进行

调整，施工完成后，一般需要在仰拱预制块上方再施工仰拱填充。典型断面见图1。

图1典型TBM装配式仰拱结构形式

注：装配式仰拱采用工厂化预制、标准化生产，养护条件好。钻爆法施工时，装配式仰拱结合仰拱填充一并考虑，

采用鱼腹式结构，减少洞内现浇施工工作量。中间设孔，孔的数量建议设置3个，以便于将轨道尽量布置在两

孔之间的中隔墙上，结构受力更加有利。同时，预留孔可兼做纵向排水沟，排水沟上方设置检修孔。典型断面

形式见图2。

图2钻爆法隧道典型装配式仰拱结构形式

注：装配式仰拱结构考虑耐久性要求，材料采用钢筋混凝土，特殊情况下，当耐久性确有保证时，也可采用钢结构

或其他材质。断面较大隧道采用装配式仰拱时，可采用分块结构，块与块之间预留钢筋接头，现浇混凝土进行

连接；具备施工空间条件时，也可采用螺栓连接。

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6.5.3装配式仰拱结构厚度应根据隧道断面、工程水文地质条件、建筑材料、结构荷载等因素综合确

定。

6.5.4装配式仰拱块纵向环宽度应根据曲线拟合、自重、运输、拼装、防水等因素确定，预制结构环

宽度宜为1.2m~2.0m。

6.5.5装配式仰拱环向分块应根据结构的尺寸、制作、受力、运输及拼装、构造、防水效果、施工工

艺等因素确定，钻爆法单线铁路隧道宜分为1块，钻爆法双线铁路隧道宜分为2~3块。

6.5.6装配式仰拱细部设计应符合下列规定。

a）装配式仰拱接头分为环向接头和纵向接头，结构环向接头为预制与现浇结构之间的连接，

其选用应根据水文地质条件、结构强度、结构组装准确性、施工作业方便及防水等因素确

定；结构纵向接头的选用应根据结构型式、结构强度和刚度、结构组装准确性、施工作业

方便及防水等因素确定。

b）装配式仰拱应考虑注浆孔与吊装孔（或吊装预埋环）设计，当结构采用吊装孔安装时，宜

将仰拱块吊装孔与注浆孔统筹考虑。

c）结构转角部位、底部边缘宜设3~5mm的倒角。

d）根据地层特点和施工需要，装配式仰拱结构可设置凹凸榫、预留加强筋孔、定位棒等措施。

e）结构预留手孔、预埋件等薄弱部位应设置构造钢筋，且环向受力主筋不应断开，但允许弯

折。

f）仰拱结构应采取抗裂、防撞措施。

图3纵缝预留加强筋孔及环缝设置凹凸榫等构造措施

6.6防水设计

6.6.1装配式仰拱防水的构造形式、截面尺寸和材料性能，应根据隧道纵向、环向变形允许值确定。

6.6.2预留孔垫圈应为环状垫圈，环状垫圈防水性能应符合设计和构造尺寸要求。

6.6.3钢筋混凝土装配式仰拱应采用防水混凝土，抗渗等级不小于P10，混凝土还应满足抗压、抗裂、

抗冻和抗腐蚀性等耐久性要求。

6.6.4氯盐环境下，装配式仰拱防水混凝土的56d氯离子扩散系数不宜大于3×10-12m2/s。

6.6.5装配式仰拱纵向接缝应至少设置一道沟槽，密封垫沟槽应沿结构正面成环布置。

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6.6.6密封垫设计应符合下列规定：

a）形状与密封垫沟槽匹配，截面积宜为密封垫沟槽截面积的1.0~1.15倍；

b）当装配式仰拱连接张开、错位时，应及时调整密封垫耐水压力。密封垫耐水压力不应小于

50kPa；

c）长期压应力作用下，压缩永久变形小于25%。

6.6.7装配式仰拱混凝土应进行防水混凝土配合比设计，试配混凝土配合比抗渗等级宜比设计要求提

高0.2MPa。

6.7垫层设计

6.7.1