《矿山法隧道单层喷射混凝土衬砌技术标准》

ICS：93.020

团体标准

CCS：P21T/CECAS--2000*--2025

矿山法隧道单层喷射混凝土衬砌技术标准

Technicalstandardforsingleshellshotcretelininginminemethodtunnels

（征求意见稿）

202X–XX–XX发布202X–XX–XX实施

中国勘察设计协会发布

1

1总则

1.0.1为在矿山法隧道单层喷射混凝土衬砌中贯彻执行国家技术经济政策，做到

技术先进、安全可靠、经济合理、确保质量和保护环境，制定本标准。

1.0.2本标准适用于矿山法隧道单层喷射混凝土衬砌的勘察、设计、施工、风险

控制、监测和质量检测与验收。

1.0.3矿山法隧道单层喷射混凝土衬砌应用除应符合本标准的规定外，尚应符合

国家现行有关标准的规定。

1

2术语与符号

2.1术语

2.1.1矿山法minemethod

除采用大型专用设备开挖隧道（如盾构法、TBM法和顶管法等）之外的暗挖

修筑隧道的施工方法的统称。现代矿山法包括新奥法和浅埋暗挖法等施工方法。

2.1.2周边环境surroundingenvironment

城市地下工程矿山法施工影响范围内既有轨道交通设施、建（构）筑物、地

下管线、桥梁、高速公路、铁路、道路、河流、湖泊等环境对象的统称。

2.1.3单层喷射混凝土衬砌singleshellshotcretelining

隧道只设置一层喷射混凝土衬砌，既是初期支护又兼做永久受力结构。

2.1.5喷射纤维混凝土fibersreinforcedsprayedconcrete

由胶凝材料、骨料、纤维等组成的喷射混凝土。

2.1.6喷射回弹率reboundratioofspraying

喷射混凝土时，喷嘴喷出未粘结在受喷面上的反弹及溅落的拌合物与总喷出

拌合物的质量百分比。

2.1.17荷载-结构法load-structuremethod

支护结构被动承担围岩松动荷载，按结构力学进行结构计算的分析方法。结

构与围岩相互作用通过弹性抗力进行反映，该方法的关键在于合理确定围岩主动

荷载和被动弹性抗力。

2.1.18地层-结构法stratum-structuremethod

围岩与支护结构共同构成承载体系，并考虑结构和围岩的变形协调条件，按

连续介质力学进行结构计算的分析方法。该方法的关键在于确定施工过程中围岩

的应力释放和围岩结构的相应作用。

2.1.19工程类比法engineeringanalogymethod

利用类似工程的资料和成功经验做类比设计的方法，并做好施工过程中的监

测和信息反馈工作。

2.1.21监测项目控制值monitoringprojectcontrolvalue

2

为满足工程结构安全及环境保护要求，掌控监测对象的状态变化，针对各监

测项目的监测数据变化量及变化速率所设定的设计允许值的限值。

2.1.22信息化施工informationconstruction

按照设计要求制定方案并实施施工和监测，根据监测信息结果及时优化调整

设计参数和施工方案，并及时采取安全控制措施的施工方法。

2.2符号

2.2.1作用和作用效应

fcu，k——喷射混凝土立方体抗压强度标准值；

fcu，0——喷射混凝土配制强度值；

2.2.2材料性能和抗力

——混凝土强度标准差；

'——围岩弹性抗力强度；

2.2.3几何参数

B——坑道宽度；

——衬砌朝向围岩的变形值；

2.2.4计算系数及其他

k——围岩弹性抗力系数；

k1——湿喷混凝土密实性系数；

k2——速凝剂强度影响系数｡

i——坑道宽度每增减1m围岩压力增减率；

——宽度影响系数；

3

3基本规定

3.0.1矿山法隧道单层喷射混凝土衬砌应综合考虑工程特点、工程地质与水文地

质、周边环境及保护要求、施工条件、工程投资和工期等因素，因地制宜，精心

设计，精心施工。

3.0.2矿山法隧道单层喷射混凝土衬砌设计应包含以下内容：

1工程地质与水文地质适应性分析；

2拟定断面及型式；

3确定开挖方法；

4临时支护设计；

5单层衬砌设计；

6节点与构造设计；

7防（排）水设计；

8辅助坑道设计；

9施工场地总体布置、土方开挖及施工通道技术要求；

10地下水控制要求；

11监测及风险管理要求；

12施工技术要求；

13质量检测控制要求；

14工程筹划与投资估算等。

3.0.3土质地层中的矿山法单层喷射混凝土衬砌结构宜按以概率理论为基础的极

限状态法设计。岩质地层中的矿山法单层喷射混凝土衬砌结构宜按极限状态法或

破损阶段法设计。

3.0.4矿山法单层喷射混凝土衬砌的安全等级和设计工作年限应符合现行国家标

准《工程结构可靠性设计统一标准》GB50153的规定。

3.0.5矿山法单层喷射混凝土衬砌应按现行国家标准《工程结构可靠性设计统一

标准》GB50153的规定进行承载能力极限状态设计和正常使用极限状态设计。

3.0.6矿山法单层喷射混凝土衬砌的耐久性应符合现行国家标准《混凝土结构耐

久性设计标准》GB/T50476的规定。

4

3.0.7矿山法单层喷射混凝土衬砌必须采用湿喷法施工，混凝土应采用商品混凝

土。施工前应结合工程具体情况确定喷射混凝土配合比参数，并按照实际施工工

艺和现行国家标准《混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T50082的相

关规定进行相应的混凝土长期性能和耐久性能试验，试验结果需满足国家及行业

相关规范要求。

3.0.8正式施工中应严格按照满足混凝土长期性能和耐久性能试验要求的配合比

及施工工艺进行试喷验证，并在试喷段现场取芯按现行国家标准《混凝土长期性

能和耐久性能试验方法标准》GB/T50082的相关规定进行相应的混凝土长期性能

和耐久性能试验，试验结果同样需满足国家及行业相关规范要求。

3.0.9施工中应严格按照满足混凝土长期性能和耐久性能试验要求的配合比进行

喷射混凝土的施工。原材料及施工工艺参数发生变化时，应重新按照新的原材料

及施工工艺参数重新开展混凝土长期性能和耐久性能试验。

3.0.10矿山法单层喷射混凝土衬砌应按现行国家标准《地下结构抗震设计标准》

GB/T51336进行抗震设计。

3.0.11有战时防护要求的矿山法单层喷射混凝土衬砌工程，应在规定的设防部位

根据相应的人防抗力标准，并应按现行国家标准《人民防空工程设计规范》GB

50225的规定进行人防设计。

3.0.12矿山法单层喷射混凝土衬砌的耐火等级应为一级，并应按现行国家标准

《建筑设计防火规范》GB50016和《建筑防火通用规范》GB55037的相关规定进

行防火设计。

3.0.13矿山法单层喷射混凝土衬砌净空尺寸应满足其使用功能的相关要求，并应

考虑施工工艺、施工误差、结构变形及后期沉降等因素的影响。

3.0.14矿山法单层喷射混凝土衬砌施工应根据具体情况采用超前注浆、超前小导

管、管棚、系统锚杆等一种或几种施工辅助措施，并宜通过工程类比法确定相关

措施参数。

3.0.15矿山法单层喷射混凝土衬砌结构施工每次工序转换均应做好受力体系转

换设计，所有的受力转换应遵循“先替代，后转换，等强度”的原则。

3.0.16矿山法单层喷射混凝土衬砌结构施工应根据地下水特性及环境情况采用

排水、降水或止水等地下水控制措施，并应在无地下水条件下开挖。

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3.0.17矿山法单层喷射混凝土衬砌结构设计应以地质勘察资料为依据，根据现行

国家标准《岩土工程勘察规范》GB50021、《工程勘察通用规范》GB55017及工

程所在行业的相关勘察规范的规定按不同设计阶段的任务和目的确定工程勘察的

内容和范围，并应按不同的施工方法对地质勘探提出要求，通过施工中对地层的

观察和监测反馈进行验证。

3.0.18矿山法的单层喷射混凝土衬砌结构的围岩分级应符合下列规定：

1城市轨道交通、铁路、市政矿山法工程的围岩分级应按现行行业标准《铁

路隧道设计规范》TB10003的规定执行；

2公路矿山法工程的围岩分级应按现行行业标准《公路隧道设计规范》JTG

D70的规定执行；

3水利水电矿山法工程的围岩分级应按现行国家标准《水利水电工程地质勘

察规范》GB50487的规定执行。

3.0.19矿山法单层喷射混凝土衬砌结构应按自身安全等级、相应的环境保护要求

和设计要求等编制监测方案，并应对单层衬砌体系和周边环境进行动态监测，动

态调整设计和施工参数。

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4材料

4.1一般规定

4.1.1单层喷射混凝土衬砌可采用普通喷射混凝土、喷射钢纤维混凝土、喷射合

成纤维混凝土等，且应符合现行行业标准《喷射混凝土应用技术规程》JGJ/T372

的规定。

4.1.2单层喷射混凝土衬砌应采用早高强高性能喷射混凝土，强度等级不应低于

C30，8小时龄期混凝土抗压强度不应低于10MPa，一天龄期混凝土抗压强度不应

低于15MPa。

4.1.3根据隧道工程所处环境和工作条件，喷射混凝土应符合现行国家标准《混

凝土耐久性设计规范》GB/T50476规定的抗渗、抗冻、抗侵蚀等耐久性要求。根

据特殊环境需求，应符合下列规定：

1处于突泥涌水环境，抗渗等级不应低于P15；

2处于冻融侵蚀环境，抗冻融循环等级不应低于F200；

3处于受化学侵蚀环境，抗硫酸盐侵蚀等级不应低于KS120。

4.2喷射混凝土

4.2.1喷射混凝土应严格控制原材料品质，加强施工工艺控制，严格试验检测，

保证工程质量。

4.2.2用于单层衬砌的胶凝材料品种与强度等级的选用应根据设计要求、施工要

求、结构特点以及工程所处环境等因素确定，并应符合下列规定：

1宜采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，强度等级不低于42.5级，并应符合

表4.2.2的规定，其他性能指标应符合现行国家标准《通用硅酸盐水泥》GB175

的规定；

2当采用其他品种水泥时，其性能指标应符合现行行业标准《喷射混凝土应

用技术规程》JGJ/T372的规定；

3当围岩地下水硫酸根离子含量大于400mg/L时，应采用符合现行国家标准

7

《抗硫酸盐硅酸盐水泥》GB/T748规定的高抗硫酸盐水泥，C3A含量应不高于

3.0%。

表4.2.2胶凝材料性能指标

性能指标指标要求

初凝时间≥45min

细度≥3000cm2/g

碱含量（Na2O+0.65K2O）≤0.6%

水泥1d龄期抗压强度≥7MPa

4.2.3用于单层衬砌喷射混凝土的粗骨料应符合下列规定：

1普通喷射混凝土粗骨料最大公称粒径不宜大于12mm，喷射钢纤维混凝土

的粗骨料最大公称粒径不宜大于10mm。粗骨料宜采用连续级配，可按表4.2.3-1

选用。

表4.2.3-1粗骨料筛分试验累计筛余率（%）

方孔筛边长

0.150.300.601.182.364.759.5016.00

（mm）

累计筛余率

88～9678～9050～8030～6010～505～300～100

（%）

2粗骨料的部分性能指标应符合表4.2.3-2的规定，其他性能指标应符合现行

行业标准《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ52的规定。

表4.2.3-2粗骨料比重、吸水率、黏粒含量

性能指标指标要求

比重≥2.5g/cm3

吸水率≤3.0%

黏粒含量≤0.25%

4.2.4用于单层衬砌喷射混凝土的细骨料性能指标除应符合现行行业标准《普通

混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ52的规定外，尚应符合表4.2.4的规定。

表4.2.4细骨料性能要求

性能指标指标要求

细度模量2.8～3.2

8

表面含水率2%～6%，最大不超过7%

比重≥2.5g/cm3

吸水率≤3.0%

水洗质量损失率≤5%

4.2.5单层衬砌喷射混凝土拌合和养护用水应采用不含有影响水泥凝固及硬化的

有害物质的水，并应符合现行行业标准《混凝土用水标准》JGJ63的规定。

4.3钢材及纤维

4.3.1用于单层衬砌的钢筋应符合现行国家标准《钢筋混凝土用钢》GB/T1499的

要求，宜选用钢筋牌号包括HPB300、HRB400、HRB500。

4.3.2用于喷射纤维混凝土的纤维的性能应符合现行行业标准《纤维混凝土应用

技术规程》JGJ/T221的规定。

4.3.4用于喷射钢纤维混凝土的钢纤维应符合下列规定：

1钢纤维抗拉强度等级不应低于1300MPa；

2钢纤维长度宜为20mm～25mm，且不应大于输料软管及喷嘴内径的0.7倍；

钢纤维直径或等效直径宜为0.3mm～0.5mm，长径比宜为30～80；

3钢纤维不得有明显的锈蚀和油渍及其他妨碍钢纤维与水泥粘结的杂质；钢

纤维内含有的因加工不良造成的粘连片、铁屑及杂质的总重量不应超过钢纤维重

量的1%。

4.4外加剂

4.4.1单层衬砌喷射混凝土用外加剂应符合国家现行标准《混凝土外加剂》GB

8076、《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119、《高性能混凝土技术条件》GB/T

41054及《铁路混凝土工程施工质量验收标准》TB10424的相关规定，并不得使

用含氯盐的外加剂。

4.4.2当采用多种外加剂时，应开展对比试验验证单层衬砌喷射混凝土性能是否

满足设计要求。

4.4.3减水剂应使用高性能减水剂及减水功能型外加剂，减水剂性能除应符合现

行国家标准《混凝土外加剂》GB8076外，尚应符合表4.4.3的规定。检验方法应

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符合国家现行标准《混凝土外加剂》GB8076、《混凝土外加剂匀质性试验方法》

GB8077及《铁路混凝土》TB/T3275的相关规定。

表4.4.3减水剂性能技术要求

性能指标指标要求

含气量≤7.0%

泌水率比≤20%

压力泌水率比≤60%

硫酸钠含量≤5.0%

氯离子含量≤0.6%

碱含量≤10%

含气量1h经时变化量-1.5%～+1.5%

4.4.4速凝剂应使用速凝剂及速凝功能型外加剂，速凝剂性能除应符合国家现行

标准《喷射混凝土用速凝剂》GB/T35159及《隧道喷射混凝土用液体无碱速凝剂》

Q/CR807的规定外，尚应符合表4.4.4的规定。检验方法应符合国家现行标准《混

凝土外加剂中释放氨的限量》GB18588、《喷射混凝土用速凝剂》GB/T35159、

《混凝土外加剂》GB8076及《喷射混凝土应用技术规程》JGJ/T372的规定。

表4.4.4速凝剂性能技术要求

性能指标指标要求

氨离子含量≤0.1%

初凝≤4min

净浆凝结时间

终凝≤10min

8h抗压强度>8.0MPa

力学性能1d抗压强度>15.0MPa

28d抗压强度比>130%

回弹率≤12%

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4.5掺合料

4.5.1单层衬砌喷射混凝土掺合料可采用粒化高炉矿渣粉､硅灰､钢渣粉､粒

化电炉磷渣粉､石灰石粉､天然火山灰质材料､复合掺合料等矿物掺合料，并应符合

现行国家标准《高性能混凝土技术条件》GB/T41504的规定。

4.5.2单层衬砌喷射混凝土矿物掺合料应符合下列规定：

1矿物掺合料宜选用硅灰，硅灰性能指标除应符合现行国家标准《砂浆和混

凝土用硅灰》GB/T27690的规定外，尚应符合表4.5.2的规定｡

表4.5.3硅灰性能要求

性能指标指标要求

平均颗粒尺寸0.2μm

SiO2含量≥85%～90%

碳含量≤5%

总碱量≤1%

可溶性SO3≤1%

烧失量≤4%

含氯量≤0.1%

游离CaO≤1%

活化指数≥95%（28d）

2当喷射混凝土采用粉煤灰､粒化高炉矿渣粉及其他新型功能性矿物掺合料

时，其性能除应符合现行国家标准《矿物掺合料应用技术规范》GB/T51003外，

尚应通过试验验证，确定喷射混凝土性能满足设计要求后方可使用｡

4.5.3当工程有预防混凝土碱骨料反应设计要求时，可掺加I级粉煤灰或其他

矿物掺合料，总碱含量应符合现行行业标准《铁路隧道设计规范》TB10003相关

规定。

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4.6配合比

4.6.1单层衬砌喷射混凝土应根据工程特点､施工工艺及环境因素，在综合考虑喷

射混凝土配制强度､拌合物性能､力学性能和耐久性能要求的基础上，计算初始配

合比，经试验室试配､试喷､调整得出满足喷射性能､强度､耐久性要求的配合比。

单层衬砌喷射混凝土配合比应符合国家现行标准《高性能混凝土技术条件》GB/T

41054与《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55的有关规定｡

4.6.2单层衬砌喷射混凝土应先进行试配，并根据试配结果进行混凝土试喷，试

喷强度应满足其配制强度的要求。单层衬砌喷射混凝土的配制强度应符合下列规

定：

1单层衬砌喷射混凝土的配置强度应符合现行行业标准《普通混凝土配合比

设计规程》JGJ55的规定，宜按下式计算：

fcu，0>fcu，kk1k2+1.645σ（4.6.2）

式中

fcu，0——喷射混凝土配制强度值（MPa）；

fcu，k——喷射混凝土立方体抗压强度标准值（MPa）；

——混凝土强度标准差（MPa），应根据现行行业标准《普通混凝土

配合比设计规程》JGJ55确定｡

k1——湿喷混凝土密实性系数；

k2——速凝剂强度影响系数｡

2混凝土强度标准差（σ）应根据现行行业标准《普通混凝土配合比设计规

程》JGJ55确定；湿喷混凝土密实性系数（k1）和速凝剂强度影响系数（k2）应根

据现行行业标准《喷射混凝土应用技术规程》JGJ/T372中湿拌法工艺和无碱速凝

剂的范围确定｡

4.6.3单层衬砌喷射混凝土配合比应经试验确定，并符合《喷射混凝土应用技术

规程》JGJ/T372的规定，外加剂和掺合料的品种、掺量应通过试验确定。确定的

配合比应符合下列规定：

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1胶凝材料用量不应小于450kg/m3，宜为450kg/m3～500kg/m3；

2水胶比应考虑喷射工艺及设备、速凝剂或黏度调节剂对强度的影响，不应

大于0.45，宜为0.38～0.4；砂率宜为0.5～0.6，胶骨比宜为0.25～0.29；

3喷射钢纤维混凝土中钢纤维掺量宜为25kg/m3～35kg/m3；喷射纤维素纤维

混凝土中纤维素纤维掺量宜为0.6kg/m3～1.0kg/m3；

4减水剂掺量宜为胶凝材料用量的1%～2%；速凝剂掺量应通过试验确定，

且不宜超过胶凝材料用量的9%；

5当有抗冻融侵蚀功能要求时，喷射混凝土拌合物初始含气量可为10%～

12%，喷射后含气量宜为4%～6%。

6矿物掺合料掺量不应大于10%，宜为4%～8%；

7单层衬砌喷射混凝土配合比总碱量不宜超过3.5kg/m³。

4.6.4单层衬砌喷射混凝土在计算配合比的基础上应进行试拌。计算水胶比应保

持不变，并通过调整配合比其他参数使混凝土拌合物性能符合设计和施工要求，

然后修正计算配合比，提出试配配合比。试配应符合下列规定：

1强制式搅拌机应符合现行行业标准《混凝土试验用搅拌机》JG/T244的规

定，搅拌方法宜与施工采用的方法相同；

2湿喷混凝土拌合物入机坍落度不宜大于220mm，60min坍落度损失不宜大

于30mm；

3试配最小搅拌量每盘不应小于20L。

4.6.5单层衬砌喷射混凝土试配配合比确定后，应进行生产适应性验证。生产适

应性验证应包括试喷和取样检验。试喷应符合下列规定：

1应采用三个不同的配合比进行试喷，其中一个为试配配合比，另外两个配

合比的水胶比宜根据试配配合比分别增加和减少0.02，三个配合比均应满足单层

衬砌喷射混凝土施工要求。单层衬砌喷射混凝土设计配合比确定后，尚应采用该

配合比进行不少于三盘混凝土的重复性试喷，每盘混凝土应至少成型一组试件，

每组混凝土的抗压强度不应低于配制强度｡不能满足施工要求的配合比应保持水

胶比不变，进行配合比优化；

2试喷最小搅拌量每盘不应小于100L；

3配合比确定后，应采用该配合比进行不少于三盘混凝土的重复性试喷，每

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盘混凝土应至少成型一组试件，每组混凝土的抗压强度不应低于配制强度。

4.6.6单层衬砌喷射混凝土配合比应符合现行行业标准《普通混凝土配合比设计

规程》JGJ55的规定，在配合比试喷的基础上进行混凝土配合比调整和校正，并

应在满足混凝土施工要求和混凝土试喷强度的基础上，对耐久性有设计要求的混

凝土进行相关耐久性试验验证，符合要求的，可确定为设计配合比。耐久性试验

应符合现行国家标准《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T50082

的要求。

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5结构计算

5.1一般规定

5.1.1矿山法隧道单层喷射混凝土衬砌计算应包括下列内容：

1施工全过程对周边环境变形影响分析；

2施工全过程各种工况下的荷载作用效应分析，整体结构及支撑构件的承载

力、稳定性和变形验算；

3使用阶段各种荷载组合下的荷载作用效应分析，整体结构承载能力极限状

态计算和正常使用极限状态验算。

5.1.2矿山法隧道单层喷射混凝土衬砌内力及变形计算应结合其开挖方法及步序

的复杂程度、类似工程经验和工程重要性，分别选择工程类比法、荷载-结构法和

地层-结构法的一种或多种组合进行设计计算。

5.1.3矿山法隧道单层喷射混凝土衬砌计算原则应符合下列要求：

1结构分析所采用的计算简图、几何尺寸、计算参数、边界条件、结构材料

性能指标及构造措施应符合实际工作状况；

2结构上可能的作用及其组合、初始应力、变形状况等，应符合结构的实际

状况；

3结构分析中所采用的各种近似假定和简化，应有理论、试验依据或工程实

践验证；

4施工开挖、支护工序及受力体系转换时机应符合实际；

5当采用荷载-结构模型的增量法进行计算时，应将结构受力过程分解成若干

个相对独立的工况，反映结构变形和应力状态的继承性，同时反映地层与结构的

相互作用，得出最不利工况的荷载效应分析结果，并形成内力包络图；

6计算分析中（不）宜考虑超前支护及超前地层加固的作用；

7采用喷锚支护的单层衬砌结构宜考虑锚杆作用；

8临时仰拱、中隔壁拆除受力工况分析，宜按空间模型进行计算；

9计算结果的精度应符合工程设计的要求。

5.1.4矿山法隧道单层喷射混凝土衬砌计算应符合下列规定：

15

1单层喷射混凝土衬砌应按承担施工期全部荷载的承载结构进行计算分析，

有类似成熟可靠经验时，其设计参数可采用工程类比法确定，施工中应通过动态

监测进行修正；当无经验可以类比及超浅埋、大跨度、围岩或环境条件复杂、形

式特殊结构，应通过理论方法、数值计算进行计算分析；

2单层喷射混凝土衬砌应按承担使用期间的全部荷载的承载结构设计；

3施工过程中有受力体系转换、荷载形式变化等工况时，应根据构件的施作

顺序及受力条件，按结构的实际受载过程进行分析，并计及结构体系变形的连续

性和内力的继承性；

4按破损阶段法验算构件截面强度时，根据不同的荷载组合，在计算中应分

别选择不同的安全系数；按极限状态法设计计算时，构件的承载能力极限状态和

正常使用极限状态应分别进行荷载效应组合，并取各自的最不利组合进行各构件

的设计计算。

5.1.5复杂特殊矿山法隧道宜采用不少于两种的商业计算软件进行计算验证，软

件的有关技术条件应符合国家现行有关规范标准的要求，同时能适用地下结构的

工程特点。应对计算结果进行判断和校核，确认其合理、有效后方可应用于工程

设计。

5.1.6喷射混凝土结构或喷射钢纤维混凝土结构计算除应符合本规程外，尚应符

合国家现行标准《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》GB50086和《钢纤

维混凝土结构设计标准》JGJ/T465的规定。

5.2荷载与作用

5.2.1矿山法单层喷射混凝土衬砌的荷载与作用可按表5.2.1进行分类。

表5.2.1荷载分类表

荷载类型荷载名称

结构自重

围岩（地层）压力

结构上部和破坏棱体的设施及建筑物压力

永久荷载静水压力及浮力

混凝土收缩及徐变影响力

设备重力

地基变位影响力

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地面车辆荷载及其动力作用

地面车辆荷载引起的侧向土压力

基本可变荷载

人群荷载

可变地下结构车辆荷载及其动力作用

荷载动水压力

温度变化影响

其他可变荷载

施工荷载

灌浆压力

地震作用

偶然荷载人防荷载

沉船、抛锚或疏浚河道产生的撞击力

注：1设计中要求考虑的其他荷载，可根据其性质分别列入上述三类荷载中；

2表中所列荷载本节未加说明者，可按国家有关规范或根据实际情况确定；

3施工荷载包括：设备运输及吊装荷载，施工机具及人群荷载，施工堆载，相邻隧

道施工的影响等；

4动水压力按现行行业标准《水工隧道设计规范》SL279确定。

5.2.2荷载分类及代表值、荷载组合及作用效应的确定应符合现行国家标准《工

程结构可靠性设计统一标准》GB50153、《工程结构通用规范》GB55001的规定。

地震作用应符合现行国家标准《建筑抗震设计标准》GB/T50011、《地下结构抗

震设计标准》GB/T51336的规定。人防作用应符合现行国家标准《人民防空工程

设计规范》GB50225的规定。破损阶段法应符合现行行业标准《铁路隧道设计规

范》TB10003的规定。

5.2.3矿山法隧道单层喷射混凝土衬砌设计应按结构整体和结构构件可能出现的

最不利工况进行组合，确定组合系数并进行计算。荷载数值确定时，应考虑施工

和使用过程中发生的变化。单层喷射混凝土衬砌荷载组合计算中，荷载调整系数

按设计使用年限100年取1.1。

5.2.4土质地层矿山法隧道设计荷载和作用的确定应满足下列规定：

1地层竖向压力应按下列规定计算：

1）超浅埋、浅埋隧道应按计算截面以上全部土柱重量考虑；

2）位于碎石土、砂土、标贯击数大于8的粉土或黏性土中的中埋～深埋

隧道宜计及土体卸载拱作用的影响，位于标贯击数小于8的粉土或黏性土中

的中埋～深埋隧道应按隧道顶部全部土柱重量计算；

3）地层竖向压力应计及地面荷载和破坏棱体范围的建筑物以及施工机械

17

等引起的附加竖向土压力。

2水平土压力应按下列规定计算：

1）施工阶段，结构承受的水平土压力宜采用主动土压力；

2）使用阶段，结构承受的水平土压力应采用静止土压力；

3）应考虑地面荷载和破坏棱体范围的建筑物以及施工机械等引起的附加

水平侧土压力，其中附加水平侧土压力等于附加竖向压力标准值乘以相应的

土压力系数。

3单层喷射混凝土衬砌施工阶段当采取降水措施时可不考虑水压力作用，当

采用注浆阻水、冻结阻水等全封闭止水措施时，应按渗流作用考虑水压力荷载；

4单层喷射混凝土衬砌使用阶段水压力应根据长期使用过程中地下水位的

变化以及不同的围岩条件，结合单层喷射混凝土衬砌的防水性能演变及劣化情况，

按下列规定计算：

1）防水等级较低类同于排水型隧道的单层喷射混凝土衬砌一般不考虑外

水压力，但富水且水头较高地段或采用限量引排措施时，可适当考虑外水压

力；

2）防水等级较高类同于全包防水隧道的单层喷射混凝土衬砌应考虑外水

压力，水压力按静水压力计算，并应根据使用阶段可能发生的最高地下水位

和最低地下水位不同情况，分别计算水压力和浮力对结构的作用；

3）侧向水、土压力应采用水土分算。

5分部开挖工法施工阶段宜按工序采用增量法进行施工阶段各工序工况的

分析计算；对于分部开挖工法中的导洞宜按照单独和整体分别进行施工阶段的分

析计算，并取最不利状态进行设计。

5.2.5土压力计算中，土体的抗剪强度指标应按照现行行业标准《建筑基坑支护

技术规程》JGJ120相关要求取用。

5.2.6岩质地层矿山法隧道单层喷射混凝土衬砌荷载和作用的确定应满足下列规

定：

1全岩质覆盖层地下结构深浅埋的判定及荷载计算宜按现行行业标准《铁路

隧道设计规范》TB10003确定；土岩复合覆盖层地下结构深浅埋的判定及荷载计

算可采用加权平均的围岩级别按现行行业标准《铁路隧道设计规范》TB10003确

定；

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2超浅埋全、强风化岩质隧道竖向荷载可按计算截面以上全部岩柱重量考虑；

地层竖向压力应计及地面荷载和破坏棱体范围的建筑物以及施工机械等引起的附

加竖向土压力；

3排水型隧道的单层喷射混凝土衬砌一般不考虑外水压力，但岩溶及地下水

发育地段，可适当考虑外水压力。

5.2.7其他荷载作用应执行相应现行行业规范的规定或按照工程实际情况确定。

5.3单层衬砌计算

5.3.1矿山法隧道单层喷射混凝土衬砌计算应符合下列规定：

1土质地层、全风化和强风化岩质地层隧道的单层衬砌宜按以概率理论为基

础的极限状态法进行计算；

2中微风化岩质地层隧道的单层衬砌可按极限状态法进行计算；

3单层衬砌稳定性验算应采用安全系数法。

5.3.2矿山法隧道单层喷射混凝土衬砌应根据施工和使用过程中在结构上可能同

时出现的荷载，按最不利断面进行荷载组合，并应取各自的最不利的荷载效应组

合进行包络设计。

5.3.3矿山法隧道单层喷射混凝土衬砌设计时，应根据结构破坏可能产生后果的

严重性，采用不同的安全等级。矿山法隧道单层喷射混凝土衬砌安全等级的划分

应符合表5.3.3的规定。

表5.3.3矿山法隧道单层衬砌结构安全等级

安全等级破坏后果矿山法隧道类型

城市轨道交通矿山法隧道及地下车站；

铁路、城市道路、公路、电力行业矿山法隧道；

一级很严重给水、燃气和城市综合管廊矿山法隧道；

设计使用年限为100年的排水、热力矿山法隧道；

建筑物级别为3级及以上的水工盾构隧道。

设计使用年限为50年的排水、热力矿山法隧道；

二级严重

建筑物级别为3级以下的水工盾构隧道

三级不严重用于施工、通风、排水等的辅助坑道

19

5.3.4矿山法隧道单层喷射混凝土衬砌结构重要性系数应符合下列规定：

1安全等级为一级、二级和三级的结构构件，重要性系数应分别取1.1、1.0

和0.9；

2当进行施工阶段承载力验算时，重要性系数应取1.0；

3当进行偶然组合验算时，重要性系数应取1.0。

5.3.5各荷载组合工况计算应符合下列规定：

1应对矿山法单层衬砌隧道拱部、边墙、底板等构件的正截面、斜截面、受

冲切、裂缝宽度和挠度等内容进行验算；

2采用极限状态法的相关计算应符合现行国家标准《混凝土结构设计标准》

GB/T50010的规定；

3采用破损阶段法的相关计算应符合现行行业标准《铁路隧道设计规范》TB

10003的规定；

4抗震计算应符合现行国家标准《地下结构抗震设计标准》GB/T51336的规

定；

5人防计算应符合国家现行标准《人民防空工程设计规范》GB50225与《轨

道交通工程人民防空设计规范》RFJ02的规定。

5.3.6采用荷载-结构法进行衬砌强度检算时，应考虑地层对衬砌变形的约束作用。

约束作用力可按局部变形理论计算，约束作用力为围岩弹性抗力强度σ与作用面积

的乘积。围岩弹性抗力强度σ宜按下式计算。

k（5.3.6）

式中：'——围岩弹性抗力强度（MPa）；

k——围岩弹性抗力系数；

——衬砌朝向围岩的变形值（m），变形朝向洞内时取零。

5.3.7矿山法隧道单层喷射混凝土衬砌拱墙及仰拱截面格栅配筋、型钢钢架用钢

量或钢纤维掺量计算，应按偏心受压构件考虑，构件轴力应根据水文地质条件取

最不利工况值。

5.3.8荷载-结构法的计算应符合下列要求：

1当矿山法隧道的纵向长度大于断面的高度或宽度3倍以上时，可按平面应

变模型进行计算；

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2矿山法隧道单层喷射混凝土衬砌应考虑能承受施工期间和使用期间的全

部荷载；

3喷射混凝土结构或喷射钢纤维混凝土结构计算所采用的性能指标参数除

应符合本规程外，尚应符合国家现行标准《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术

规范》GB50086与《钢纤维混凝土结构设计标准》JGJ/T465的规定。

5.3.9地层-结构法的计算应符合下列要求：

1地层结构计算模型的宽度尺寸宜按隧道两侧（3～5）倍的洞径，深度宜按

隧道底部不小于3倍洞径；

2可根据计算经验，对地层分布厚度、施工步序、施工过程进行简化；

3根据勘察情况，合理设置初始应力场；

4应考虑超前支护和超前加固的作用。

5.3.10矿山法隧道单层喷射混凝土衬砌计算变形量不应超过设计预留变形量。各

级围岩岩质矿山法隧道单层喷射混凝土衬砌预留变形量可采用工程类比法确定，

当无类比资料时，可按表5.3.12选用；土质矿山法隧道单层喷射混凝土衬砌预留

变形量应结合开挖方法按荷载-结构法计算确定，也可按工程类比法确定。

表5.3.12岩质矿山法隧道预留变形量（mm）

围岩级别开挖跨度开挖跨度开挖跨度

（5.0m～8.5m）（8.5m～12m）（12m～14m）

Ⅱ级—0～3030～50

Ⅲ级10～3030～5050～80

Ⅳ级30～5050～8080～120

Ⅴ级50～8080～120120～150

注：1浅埋、软岩、跨度较大隧道取大值；深埋、硬岩、跨度较小隧道取小值；

2有明显流变、原岩应力较大和膨胀岩（土），应根据量测数据反馈分析确定预留

变形量；

3特大跨度隧道，应根据量测数据反馈分析确定预留变形量。

5.4特殊部位计算

5.4.1矿山法隧道单层喷射混凝土衬砌宜单独计算的特殊部位包括：

21

1竖井进横通道的马头门部位；

2横通道进正洞的马头门部位；

3临时仰拱开大洞部位；

4临时中隔壁开大洞部位；

5暗挖导洞空间交叉或近接穿越部位；

6空间效应明显及采用平面计算误差较大的部位；

7穿越重大风险源部位。

5.4.2特殊部位的结构计算宜采用三维空间模型，可采用荷载-结构法或地层-结构

法计算。

5.4.3分部开挖矿山法隧道单层喷射混凝土衬砌宜采用空间结构进行受力计算分

析的工况包括下列内容：

1施工工序优化比选工况；

2临时支撑拆除工况；

3关键部位受力体系转换工况；

4其他具有明显空间效应工况。

5.4.4矿山法隧道单层喷射混凝土衬砌除应按5.4.1条规定的特殊部位进行三维空

间计算外，在以下情形尚应开展空间结构计算：

1覆土荷载沿其纵向有较大变化时；

2结构直接承受建筑物等较大局部荷载时；

3地基或基础有显著差异时；

4地基沿纵向产生不均匀沉降时。

5.4.5空间结构计算应符合下列规定：

1宜结合结构受力特点、计算工况、计算精度等需求，采用适宜的空间结构

及大型通用有限元等计算软件；

3选择适宜的围岩及支护等材料的本构模型和破坏准则；

4地层-结构法应选择与矿山法施工工况匹配的地层力学参数；

5荷载-结构法应输入正确地计算荷载和地层抗力参数。

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6结构设计

6.1一般规定

6.1.1单层喷射混凝土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。单层衬砌结构应具有足够的强度、刚度、

稳定性和耐久性，保证隧道长期使用安全。

6.1.2岩质单层喷射混凝土衬砌设计应遵循“少扰动、早锚喷、快封闭、勤量测”

的基本原则；土质单层喷射混凝土衬砌设计应遵循“管超前、严注浆、短开挖、强

支护、快封闭、勤量测”的基本原则。

6.1.3单层喷射混凝土衬砌结构的断面形状应根据围岩条件、使用要求、断面尺

度等因素，宜采用圆形、马蹄形断面，也可采用拱顶直墙断面。

6.1.4在含水地层中，单层喷射混凝土衬砌施工应辅以降排水或截水措施，保证

无水施工作业条件。

6.1.5对于开挖高度超过6m的拱形隧道或开挖高度超过4m的平顶直墙隧道，可

根据地层条件设置临时中隔板；对于开挖宽度超过6m的拱形隧道或开挖宽度超过

5m的平顶直墙隧道，可根据地层条件设置临时中隔壁。

6.1.6单层喷射混凝土衬砌结构可产生有限变形，充分发挥围岩的承载力，使二

者协同工作。分部开挖时，每步开挖都应控制变形量，开挖完成后，其累积的变

形量不应超过总的允许变形值。

6.1.7单层喷射混凝土衬砌结构进行正常使用极限状态验算时，构件正截面的受

力裂缝控制等级及最大裂缝宽度限值应根据结构类型、使用要求、所处环境和防

水措施等因素确定。

6.1.8单层喷射混凝土衬砌结构应按场区抗震设防要求进行抗震设计。

6.2单层衬砌设计

6.2.1矿山法隧道开挖应根据围岩条件、开挖洞室大小及周边环境条件等，可采

用锚杆、超前小导管、超前管棚、锁脚锚管、掌子面喷射混凝土封闭、地层注浆

加固等一种或几种施工辅助措施。

23

6.2.2单层喷射混凝土衬砌应按施工期间及使用期间承受全部荷载的承载结构设

计，应根据隧道埋深、断面尺寸、工程地质和水文地质条件、施工期间及施工后

荷载的变化情况、耐久性要求等因素，按本标准第5章相关规定进行结构计算。

6.2.3单层喷射混凝土衬砌结构厚度不宜大于600mm。单层喷射混凝土衬砌迎土

面混凝土保护层厚度应不小于70mm，背土面保护层厚度应不小于50mm。

6.2.4单层喷射混凝土衬砌结构应由系统锚杆、格栅拱架、喷射混凝土、纵向钢

筋组成。格栅拱架与纵向钢筋采用点焊连接，纵向钢筋搭接长度应满足现行国家

标准《混凝土结构设计标准》GB/T50010的规定。

6.2.5单层喷射混凝土衬砌结构的临时中隔板、中隔壁宜采用仰拱型或曲墙型；

当地层条件较好，也可采用平板型或直墙型。临时中隔板、中隔壁可选用型钢拱

架；钢拱架间距宜控制在0.5m～1.0m，特殊部位可密排布置。

6.2.6初期临时支护拆除应利用“时间空间效应”，分部分段拆除。

6.2.7初期临时支护的保护拆除宜选取试验段，根据单层喷射混凝土衬砌结构变

形监测值动态调整拆除步距。

6.2.8在隧道单层喷射混凝土衬砌结构变形监测稳定后，方可进行初期临时支护

拆除。拆除过程，应加强拱顶沉降及侧壁收敛监测；当变形异常时，应立即发出

监测预警，并应暂停拆除作业、采取加固措施，并应做好作业人员疏散。

6.2.9单层喷射混凝土衬砌的喷射混凝土强度等级不应低于C30。

6.2.10单层喷射混凝土衬砌中非临时支护部分应采用钢筋格栅拱架，格栅拱架主

筋直径不宜小于18mm，钢筋宜采用HRB400级；Z形筋、U形筋、斜筋等附属钢

筋直径宜采用8mm～14mm，钢筋宜采用HRB400级。型钢规格不宜小于20#工字

钢，型钢钢材宜采用Q235。

6.2.11单层喷射混凝土衬砌开挖施工完毕，应及时进行单层衬砌背后的回填注浆，

并应根据地层条件采用水泥砂浆或水泥浆，注浆压力宜控制在0.2MPa，并应根据

地层变形情况进行二次补强注浆。

6.2.12单层喷射混凝土衬砌采用喷射钢纤维混凝土时，混凝土强度等级应不低于

C45，钢纤维抗拉强度不应低于1800MPa。钢纤维混凝土残余弯曲性能等级应不低

于4d。

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6.3连接节点

6.3.1锚杆露头部分应加工螺纹，应选用尺寸不小于150mm×150mm的Q235钢锚

垫板，锚垫板应和围岩密贴。

6.3.2单层喷射混凝土衬砌中钢筋网配合锚杆一起使用时，钢筋网应与锚杆锚头

焊接。

6.3.3连接节点位置应与施工开挖方法和步序相结合，先期施工的钢架节点预留

应考虑到与后期施工钢架节点的衔接。

6.3.4钢架节点连接应采用帮焊钢筋等强连接。

6.3.5连接节点位置宜结合计算避开受力较大的部位，当不能避开受力较大部位

时，连接节点应采取加强措施，对于靠近跨中位置的节点宜隔榀交错布置。

6.3.6当设置马头门、横通道或其他影响原结构完整性的洞口，应对开洞处结构

进行加强。

25

7防水

7.1一般规定

7.1.1矿山法单层喷射混凝土衬砌应进行专项防水设计，应满足定级准确、方案

可靠、经济合理、施工简便、安全环保的要求。防水设计工作年限应满足结构设

计工作年限的要求。

7.1.2结构防水应遵循“防、排、堵、截结合，以防为主，刚柔结合，多道设防，

因地制宜，综合治理”的原则，采取与其相适应的防水措施。

7.1.3在确保结构安全的前提下采用排水型隧道时，宜采用限量引排措施；排水

不得引起地表沉降，不应影响地面居民生活和农田水利灌溉以及隧道运营安全。

7.1.4防水等级应按照工程防水类别和工程使用环境类别综合确定，防水工程质

量检验合格判定标准应按照工程防水类别确定，并应符合现行国家标准《建筑与

市政工程防水通用规范》GB55030的相关规定。其中，城市轨道交通和综合管廊

工程防水等级不应低于二级。

7.1.5防水材料的耐久性、搭接缝的不透水性应满足现行国家标准《建筑与市政

工程防水通用规范》GB55030的相关规定。

7.1.6矿山法单层喷射混凝土衬砌应采用添加防水剂等措施达到结构自防水要求；

工程防水等级为一级、二级时，喷射混凝土内应设喷射防水涂料防水层。

7.1.7施工缝、后浇带、穿墙管（盒、构件）、预埋件、预留通道接头、桩头等

细部构造，应加强防水措施。

7.1.8防水可采用经过试验、检测和鉴定并经实践检验质量可靠的新材料、新技

术、新工艺，但应通过工程局部试验的效果确定其应用范围。

7.1.9施工缝防水应符合下列规定：

1施工缝喷射混凝土前，应先将其表面浮浆和杂物清除，再涂刷界面处理剂

或水泥基渗透结晶型防水涂料，并应及时喷射混凝土。

2施工缝中埋式止水带宜选用与混凝土粘结强度高且便于现场施工的高分

子涂层止水带，止水带厚度应不小于3mm，宽度宜不小于280mm。

3预埋的注浆管应具有可重复注浆功能；

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4遇水膨胀橡胶条（胶）应具有缓膨胀性能，7d的净膨胀率不宜大于最终膨

胀率的60%，最终膨胀率宜大于220%。

7.2喷射混凝土自防水

7.2.1喷射混凝土自防水应满足抗渗等级的要求，抗渗等级宜按照埋深确定，并

应符合表7.2.1的规定。

表7.2.1喷射混凝土的抗渗等级

结构埋置深度h（m）设计抗渗等级

h＜20P12

20≤h＜40P15

注：1不同埋深情况下连续浇筑的防水混凝土的抗渗等级，应取埋深较大的

抗渗等级。

2埋深大于40m的地下工程结构，喷射防水混凝土的抗渗等级应根据工

程具体情况以及结构强度等级和结构耐久性设计要求确定。

喷射混凝土的施工配合比应通过试验确定，试配混凝土的抗渗等级应比设

计要求提高一级（0.2MPa）。

喷射混凝土应根据地下工程所处的环境和工作条件，满足抗压、抗冻和抗

侵蚀性等耐久性要求。

对于可能处于严重锈蚀环境下的构件，浇筑在混凝土中并部分暴露在外的

吊环、紧固件、连接件等应采取相应的防腐蚀措施。

应严格控制混凝土的氯离子含量；混凝土中各类材料的总碱量（Na2O当量）

不得大于3kg/m3；混凝土中氯离子含量不应超过胶凝材料总量的0.06%。

当结构处于侵蚀性地层中时，混凝土原材料性能指标应符合相关规范要求。

混凝土的氯离子扩散系数不宜大于4×10-12m2/s，混凝土56d电通量控制值不应大

于1000C，具体选值应通过试验确定。

喷射混凝土中添加的防水剂应无毒、环保，且不能对混凝土和钢筋的受力

性能产生影响。

喷射防水混凝土结构，应符合下列规定：

1结构厚度不应小于250mm；

2裂缝宽度应符合本标准6.2.2的规定，并不得出现贯通裂缝；

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3钢筋保护层厚度除应符合本标准6.2.3的规定外，尚应根据结构的耐久性

和工程环境合理确定。

7.3防水层

矿山法单层喷射混凝土衬砌防水层应采用涂料，可设置于喷射混凝土外侧

或内侧，其性能指标除应符合相应的材料标准规定外还应符合表7.3.1的规定。

表7.3.1防水层物理力学性能指标

技术指标

序号物理性能

外防水