JTG/T 3371-2022 公路水下隧道设计规范

中华人民共和国行业推荐性标准
JTG/T3371-2022
公路水下隧道设计规范
Specifications for Design of Highway Underwater Tunnel
2022-02-25发布
2022-06-01实施
中华人民共和国交通运输部发布

根据交通运输部《关于下达 2010 年度公路工程标准制修订项目计划的通知》（厅 公路字〔2010〕132 号），由中交第二公路勘察设计研究院有限公司为主编单位承担《公 路水下隧道设计规范》（JTG/T 3371—2022）（以下简称“本规范”）的编制工作。 规范编写组调研和收集了国内外水下隧道相关资料，参考了公路隧道相关科研成 果，吸收了国内外水下隧道工程建设经验，借鉴了国内外相关标准规范，在此基础上 以多种方式广泛征求了全国相关单位和专家的意见，对主要问题进行了反复修改，最 终完成了本规范的编制工作。 本规范包括 15 章和 7 个附录，内容包括：1 总则、2 术语和符号、3 勘察与测量、 4 建筑材料、5 总体设计、6 结构设计、7 钻爆隧道、8 盾构隧道、9 沉管隧道、10 堰 筑隧道、11 附属工程、12 排水系统、13 交通工程设施与防灾救援、14 风险分析、15 结构安全监测，附录 A 公路水下隧道建设条件分级、附录 B 公路水下隧道环境作用等 级、附录 C 钢筋混凝土结构构件的裂缝宽度计算、附录 D 钢筋混凝土结构构件的承载 能力极限状态计算、附录 E 公路水下隧道结构防水分级及设防要求、附录 F 公路水下 隧道消防及监控设施配置表、附录 G 风险事件损失等级判断标准。

1 总则 1.0.1 为规范和指导公路水下隧道设计，制定本规范。 1.0.2 本规范适用于以钻爆法、盾构法、沉管法及堰筑法施工的新建公路水下隧道。 1.0.3 应根据公路水下隧道的使用功能、施工工法与所处建设条件，对隧道平纵横布置、 防排水及防灾救援等方面进行总体设计，并应统筹考虑隧道施工及运营安全、建设风险、 建设成本及运营费用等因素。 1.0.4 应根据设计使用年限及环境作用等级对水下隧道结构进行耐久性设计，隧道主体 结构的设计使用年限不应低于 100 年。 1.0.5 隧道设计应贯彻国家相关技术经济政策，做好环境保护工作，积极慎重地采用新 技术、新材料、新设备、新工艺。 1.0.6 公路水下隧道设计除应符合本规范的规定外，尚应符合国家和行业现行有关标准 的规定。

2 术语和符号 2.1 术语 2.1.1 公路水下隧道 highway underwater tunnel 下穿河流、湖泊、海湾或海峡等水域的公路隧道。 2.1.2 钻爆隧道 drilling and blasting tunnel 在地层中通过人工或爆破方式开挖的隧道。 2.1.3 盾构隧道 shield tunnel 用盾构机械进行开挖、推进，在盾壳内进行管片拼装而建成的隧道。 2.1.4 沉管隧道 immersed tunnel 由若干预制的隧道结构单元，通过浮运、沉放、水下对接形成的隧道。 2.1.5 堰筑隧道 cofferdam tunnel 设置临时或永久挡水围堰，在围堰内采用明挖法修建的隧道。 2.1.6 场地条件 site conditions 建设场地内地形、地质及水文条件与拟建隧道的关系。 2.1.7 临近环境条件 adjacent surroundings 建设场地内既有建筑物、道路、地下设施、地下管线及生态条件等与拟建隧道的关系。 2.1.8 环境作用等级 environmental action grade 地下水、围岩及大气等环境条件对结构耐久性的影响程度分级。2.1.9 排放复合衬砌 drainage composite lining(DCL) 隧道围岩渗水能顺畅地排入隧道内，衬砌基本不承担水压力的复合衬砌。 2.1.10 限排复合衬砌 controlled drainage composite lining(CDCL) 限制隧道围岩渗水排入隧道内，衬砌结构承担部分水压力的复合衬砌。 2.1.11 全封闭复合衬砌 fully-enclosed composite lining(FECL) 不考虑隧道围岩渗水排入隧道内，作用于衬砌结构上的水压力按全部水头高度计算的 复合衬砌。 2.1.12 管节 element 采用一次或分次预制，可实施浮运、沉放及水下对接的沉管隧道结构单元。相邻节段 间纵向钢筋不连通，组成的管节称为节段式管节，反之称为整体式管节。 2.1.13 节段 segment 管节沿纵向划分的预制单元。 2.1.14 干坞 dry dock 为预制沉管隧道的管节而设置的专用场地。 2.1.15 最终接头 closure or final joint 实现沉管隧道贯通的连接结构，又称合拢接头。 2.1.16 GINA 止水带 GINA waterstop 安装于管节接头处，通过水力压接形成的第一道防水构造的压缩式防水专用橡胶制 品。2.1.17 Ω止水带 OMEGA waterstop 安装于管节接头或节段接头处，通过内贴形成的第二道可更换式防水专用橡胶制品。2.1.18 盾构管片 shield segment 盾构隧道衬砌环的基本单元，有钢筋混凝土管片、钢纤维混凝土管片、钢管片、铸铁 管片、复合管片等多种类型。 2.1.19 盾构工作井 shield working shaft 供盾构组装、拆卸、掉头、吊运管片或出碴等使用的竖向通道，包括始发工作井、中 间工作井、到达工作井等。 2.1.20 盾构始发 shield launching 盾构机从始发工作井进入地层的一系列作业。 2.1.21 盾构到达 shield arrival 盾构机由地层进入到达工作井内的一系列作业。 2.1.22 基坑安全等级 safety grade of foundation pit 衡量基坑工程破坏后果及复杂程度的指标，根据基坑开挖深度、工程地质条件、水文 地质条件、环境条件及使用条件等综合确定。 2.2 符号 2.2.1 材料性能 Ec——混凝土弹性模量； C20——立方体抗压强度标准值为 20MPa 的混凝土强度等级； fck——混凝土轴心抗压强度标准值； ftk——混凝土轴心抗拉强度标准值； fsk 、fsk——钢筋抗拉、抗压强度标准值。 2.2.2 作用、作用效应 S.——与作用在结构之上的荷载相关的作用效应函数；R.——与结构材料强度及几何尺寸相关的结构抗力效应函数； fr——作用在结构之上的作用组合标准值； Sd——正常使用极限状态的荷载效应（变形、裂缝和应力等）组合设计值；  s ——受拉钢筋在使用荷载作用下的应力； Ff ——浮力设计值； w ——水或液化土体的重度； Pw——地下水压力标准值； Ws——结构自重标准值； Wa——隧道上覆土层的有效压重标准值； FZ ——抗浮力设计值。 2.2.3 几何参数 bf ——构件受拉翼缘宽度； hf ——构件受拉翼缘厚度； h0 ——构件受压边缘到受拉钢筋重心的距离； L0——构件净计算跨度； D——圆隧道或圆形结构的外径； d——钢筋的公称直径或圆隧道及圆形结构的内径； V——隧道结构封闭外轮廓的体积；  ——管片环缝弹性密封垫在设计水压力作用下允许张开量。 2.2.4 计算系数及其他  f max——最大裂缝宽度； C1——钢筋表面形状系数； C2——作用或荷载长期效应影响系数； C3——与构件受力形式相关的系数；  ——纵向受拉钢筋的配筋率；  k ——结构的几何参数标准值； c ——结构的极限约束值； 0——结构重要性系数；  1——结构附加安全系数；  f ——作用分项系数；  m ——材料性能的分项系数； μmin——最小配筋百分率； Qs——雨水设计流量； q——设计暴雨强度； ψ——径流系数； v——流速； n——粗糙系数。

3 勘察与测量 3.1 一般规定 3.1.1 水下隧道勘察与测量工作应包括资料收集与调查、测量、地质勘察以及临近环境 条件勘察等内容。 3.1.2 水下隧道勘察阶段可分为预可勘察、工可勘察、初步勘察以及详细勘察，测量可 分为预工可测量、初测及定测。勘察与测量阶段的划分及深度要求应与设计相适应。在各 勘察阶段可针对复杂场地条件、特殊地质条件及施工过程中的特殊要求进行专项勘察。 3.1.3 应根据隧道所处地质条件、地形条件、临近环境条件及其与隧道位置关系等， 按下列要求进行分区段勘察： 1 分区长度应应根据勘察阶段、场地条件及临近环境条件综合确定。 2 场地条件分级和临近环境条件分级应按本规范附录 A 确定。 3 工可勘察的分区段长度宜为 1000~2000m，初步勘察宜为 500~1000m，详细勘察宜 为 100~500m。 3.1.4 应根据勘察阶段、隧道工法、地质条件及场地条件分级等因素制定勘察方案，勘 察成果应能满足隧道设计的需要。 3.2 资料收集与调查 3.2.1 资料收集与调查的内容应根据隧道所处设计阶段、施工工法及场地条件等因素确 定，应包括社会经济发展资料、气象资料、地形资料、地质资料、水文资料以及建设环境 条件资料等。

4 建筑材料 4.1 一般规定 4.1.1 水下隧道的工程材料应根据结构类型、受力条件、施工工艺、使用要求和所处环 境等因素选用，并应满足可靠性、耐久性和经济性的要求，主要受力结构宜选用混凝土、 钢筋混凝土材料和钢材，受条件限制或有特殊需要时可采用其他金属材料或复合材料。 4.1.2 混凝土原材料的选用及配合比、最低强度等级、抗渗指标等应符合耐久性要求， 并应满足抗裂、抗渗、抗冻和抗腐蚀的需要。一般环境条件下隧道主体结构混凝土的最低 强度等级应符合表 4.1.2 的规定。 表 4.1.2 隧道主体结构混凝土的最低强度等级

1 总则... 1 2 术语和符号........ 2 2.1 术语...............2 2.2 符号...............4 3 勘察与测量........ 7 3.1 一般规定.......7 3.2 资料收集与调查............7 3.3 测量...............8 3.4 地质勘察.......9 3.5 临近环境条件勘察......14 4 建筑材料.......... 16 4.1 一般规定.....16 4.2 结构材料.....17 4.3 防水材料.....19 5 总体设计.......... 22 5.1 一般规定.....22 5.2 隧道位置选择..............23 5.3 隧道线形设计..............24 5.4 隧道横断面设计..........26 5.5 施工筹划.....28 6 结构设计.......... 30 6.1 一般规定.....30 6.2 作用及其组合..............31 6.3 结构计算.....34 6.4 结构验算.....36 6.5 结构耐久性.41 6.6 构造要求.....43 7 钻爆隧道.......... 48 7.1 一般规定.....48 7.2 衬砌结构.....48 7.3 衬砌防水.....51 7.4 特殊处治设计..............53 7.5 开挖工序设计..............55 7.6 超前地质预报及监控量测...........56 8 盾构隧道.......... 58 8.1 一般规定.....58
8.2 管片结构.....58 8.3 防水设计.....61 8.4 始发与到达设计..........64 8.5 盾构机的选型..............65 8.6 特殊处治设计..............66 9 沉管隧道.......... 68 9.1 一般规定.....68 9.2 管节结构.....69 9.3 接头及防水.71 9.4 基槽开挖.....74 9.5 回填与防护.75 9.6 地基处理与垫层..........76 9.7 临时设施.....77 10 堰筑隧道........ 81 10.1 一般规定...81 10.2 围堰设计...82 10.3 隧道结构...84 10.4 基坑支护...86 10.5 结构防水...89 10.6 地基处理及回填........90 11 附属工程........ 92 11.1 一般规定...92 11.2 洞口减光构造物........92 11.3 逃生救援洞室............93 11.4 防淹门.......94 11.5 水沟与电缆沟............94 11.6 预留洞室与预埋件....95 11.7 内部功能层................96 12 排水系统........ 97 12.1 一般规定...97 12.2 洞内排水...97 12.3 洞口排水...99 12.4 集水池与排水泵站....99 12.5 排水管渠.101 13 交通工程设施与防灾救援............ 103 13.1 一般规定.103 13.2 交通安全设施..........104 13.3 通风设施.105 13.4 照明设施.106 13.5 监控设施.106 13.6 消防设施.108
13.7 供配电设施..............109 13.8 火灾防烟与排烟......110 13.9 火灾逃生与救援......112 14 风险分析...... 115 14.1 一般规定.115 14.2 总体风险分析..........116 14.3 钻爆隧道风险分析..117 14.4 盾构隧道风险分析..118 14.5 沉管隧道风险分析..119 14.6 堰筑隧道风险分析..119 15 结构安全监测............... 121 15.1 一般规定.121 15.2 监测内容.121 15.3 监测点布置..............123 15.4 监测要求.124 15.5 数据处理与信息反馈...............125 附录 A 公路水下隧道建设条件分级.126 附录 B 公路水下隧道环境作用等级.127 附录 C 钢筋混凝土结构构件的裂缝宽度计算. 129 附录 D 钢筋混凝土结构构件的承载能力极限状态计算.. 131 附录 E 公路水下隧道结构防水分级及设防要求...............134 附录 F 公路水下隧道消防及监控设施配置表..135 附录 G 风险事件损失等级判断标准 136 本规范用词用语说明........... 137 附件 《公路水下隧道设计规范》(JTG/T 3371—2022) 条文说明..........139 1 总则............140 3 勘察与测量141 4 建筑材料....147 5 总体设计....151 6 结构设计....157 7 钻爆隧道....170 8 盾构隧道....179 9 沉管隧道....188 10 堰筑隧道..198 11 附属工程..206
12 排水系统..213 13 交通工程设施与防灾救援........219 14 风险分析..229 15 结构安全监测...........234

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