隧道衬砌设计原则（公路隧道衬砌材料的选用）

概述：广义地说，可以把人工修筑的支护结构统称为衬砌，可分为初期支护和二次支护（二次衬砌）。隧道衬砌材料首先应具有足够的强度、耐久性、抗渗性、耐腐蚀性和抗冻性等。另外，从经济角度考虑，还应满足就地取材，降低造价，施工方便及易于机械化施工等。

混凝土

优点 ：整体性好，既可以在现场浇筑，也可以在加工场预制，而且可以机械化施工。可以在水泥中掺入外加剂，以提高混凝土的性能。

缺点：灌注后不能立即承受荷载，需要进行养生，达到预定强度才能拆模，占用的模板和拱架较多。普通混凝土的耐侵蚀能力较差。

片石混凝土

（1）铁路隧道，为了节省水泥，在岩层较好地段的边墙衬砌，允许采用片石混凝土（片石的掺量不应超过总体积的20%）。此外，当起拱线以上1m以外部位有超挖时，其超挖部分也可用片石混凝土进行回填。

（2）选用的石料要坚硬，其强度等级不应低于MU40，有裂隙和易风化的石料不应采用，以保证质量。

（3）公路隧道衬砌一般不用，只在仰拱填充或超挖部分可以使用片石混凝土砌筑。片石掺用量不得超过总体积的30％。

石料和混凝土预制块

优点：可就地取材、降低造价、可保证衬砌厚度并能较早地承受荷载，可以节省水泥和模板，耐久性和耐侵蚀性能较好。

缺点：整体性差，砌缝多容易漏水，防水性能较差，施工主要靠手工操作，难于机械化施工，费工、费时，施工进度较慢，而且砌筑技术要求高。洞门挡墙、挡土墙、明线路缘石等仍可使用。块石强度等级不应低于MU60，砌块强度等级不应低于MU20，有裂缝和易风化的石材不应采用。

喷射混凝土

喷射混凝土是将混凝土干拌和料、速凝剂和水，用混凝土喷射机高速喷射到洁净的岩石表面上凝结而成。

其密实性较高，能快速封闭围岩的裂隙。密贴于岩石表面，早期强度高，能很快起到封闭岩面和支护作用，另外在喷射混凝土中可加入纤维类材料提高其性能，是一种理想的衬砌材料。

在普通铁路隧道中，喷射混凝土材料可用作中内层衬砌，但其强度等级不低于C20，使用的水泥标号不低于32.5号，并优先选用普通硅酸盐水泥。细骨料采用坚硬耐久的中砂或粗砂，细度模数宜大于15，砂的含水率宜控制在5%—7%；粗骨料采用坚硬耐久的卵石或砾石，粒径不应大于15mm。

我国高速铁路隧道不使用喷射混凝土作为内层衬砌。

锚杆和钢架

锚杆是一种插入到围岩岩体内的杆形构件，可加固围岩。可分为机械型锚杆、粘结型锚杆以及预应力锚杆。 锚杆的杆体直径宜为20～32mm,杆体材料宜采用HRB335,HRB400钢；垫板材料宜采用HPB235钢。锚杆用的各种水泥砂浆强度不应低于M20。钢筋网材料可采用HPB235钢，直径宜为6—12mm。

钢架是为了加强支护刚度而在初期支护或二次衬砌中放置的型钢支撑或格栅钢支撑。

初期支护采用的钢架宜用H形、工字形、U形型钢制成，也可用钢管或钢轨制成。

装配式材料

盾构法施工，其衬砌材料往往采用装配式材料，如钢筋混凝土大型预制块，有加筋肋的铸铁预制块。

在修筑棚式明洞（简称棚洞）时，又可用预制板或梁，装配板式棚洞或梁式棚洞。

用新奥法施工时，为了防水、防落石和美观要求，还可以加设离壁式结构，常用的材料有波纹钢拱式大型装配预制件，有时可以用玻璃钢代替钢材等。

为了提高洞内照明、防水、通风、美观、视线诱导或减少噪音等原因，可在衬砌内表面粘贴各种各样的装修材料。