第六节 隧道断面初步拟定

隧道的净空限界确定以后，就可以据此进行隧道衬砌断面的初步拟定。

初步拟定结构形状和尺寸可采取经验类比的方法。拟定衬砌结构尺寸，需考虑两个方面因素：第一是选定净空形状，也就是选定结构的内轮廓；第二是选定截面的厚度。

1.内轮廓

衬砌的内轮廓必须符合前述的隧道建筑净空限界。结构的任何部位都不应侵入限界以内，同时又应尽量减小坑道的断面积，使土石开挖量和圬工砌筑量最少。因此，内轮廓线总是紧贴着限界的，但又不能随着限界曲折，而应平顺圆滑，使结构受力合理。

2.结构轴线

以混凝土为材料的隧道衬砌是一种受压结构，结构的轴线应尽可能地符合荷载作用下的压力线。若是两线重合，结构的各个截面都只承受单纯的压力而无拉力，当然最为理想。但事实上很难做到。一般总是结构的轴线接近于压力线，使大部分区域主要承受压力，而部分区域断面承受很小的拉力，从而充分地利用混凝土材料的性能。

从理论和实践得出，当衬砌承受径向分布的静水压力时，结构轴线以圆形最合适。当衬砌主要承受竖向荷载和不大的水平荷载时，结构轴线上部宜采用圆弧形或尖拱形，下部可以做成直线形（即直墙式）。当衬砌在承受竖向荷载的同时，又承受较大的水平荷载时，衬砌结构的轴线上部宜采用圆弧形或平拱形，下部可采用凸向外方的圆弧形（即曲墙式）。如果还有底部压力，则结构底部还应有凸向下方的仰拱。

3.截面厚度

衬砌各截面的厚度是结构轴线确定以后的重点设计内容，要求设计的截面厚度具有足够的强度。关于衬砌结构的设计计算方法在后面章节中将予以详述。从施工角度出发，截面的厚度不应太薄，否则将使施工操作困难和质量不易保证。铁路隧道设计规范中，规定了衬砌各部分最小厚度的数值（表3-8），可供参考。

表3-8 圬工截面最小厚度 单位：cm