衬砌材料：隧道工程衬砌建筑材料强度等级

隧道是埋藏在地层深处的工程建筑物，其衬砌通常需要承受较大的围岩压力、地下水压力，有时还要受到化学物质的侵蚀，地处高寒地区的隧道往往还要受到冻害等。所以，要求用于衬砌的材料应具有足够的强度、耐久性、抗渗性、耐腐蚀性和抗冻性等。此外，从经济角度考虑，衬砌材料还应满足就地取材，降低造价，施工方便及易于机械化施工等要求。常用的隧道衬砌材料有：

1．混凝土

混凝土是目前隧道施工采用最广泛的建筑材料。隧道衬砌所用的混凝土强度等级，应满足耐久性的要求，并满足相应规范要求。公路隧道、铁路隧道各部位的建筑材料，其强度等级不应低于表4-1-8的规定。混凝土可以加入密实性外加剂、减水剂，改善其防水抗渗性能，也可以根据需要加入其他外加剂，如低温早强剂、常温早强剂、速凝剂、缓凝剂、塑化剂、加气剂等，来满足使用和施工上的需要。现浇混凝土材料的缺点是灌注后不能立即承受荷载，需要进行养生，达到规定强度才能拆模，占用的模板和拱架较多。普通混凝土的耐侵蚀能力较差。

表4-1-8　衬砌建筑材料强度等级

注：括号内为高速铁路隧道要求。

2．钢筋混凝土

钢筋混凝土材料主要用在洞门、明洞衬砌等明挖地段，或者当隧道通过地震区、偏压、断层破碎带或淤泥、流砂等不良地质地段时，在特殊情况下可采用旧钢轨或焊接钢筋骨架进行加强。钢筋混凝土强度等级，也要满足表4-1-8及相应规范要求。

3．片石混凝土

以前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1 m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。现在一般不再使用。(www.xing528.com)

公路隧道衬砌一般不用片石混凝土，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%。

4．喷射混凝土

喷射混凝土材料用在喷锚支护中，其密实性较高，早期强度高，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。

在普通公路隧道、铁路隧道中，喷射混凝土材料可用作内层衬砌，并优先选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。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，粒径不宜大于16 mm，钢纤维喷射混凝土中的骨料粒径不宜大于10 mm。我国高速铁路隧道施工指南规定，不使用喷射混凝土作为内层衬砌。

5．装配式材料

在软土地区修筑隧道时，常用盾构法施工，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（图4-1-11），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。另外为了提高洞内照明、防水、通风、美观、视线诱导或减少噪声等，可在衬砌内表面粘贴各种各样的装修材料。

图4-1-11　离壁式衬砌

以前隧道衬砌材料也使用石料和混凝土预制块，可就地取材、降低造价、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。使用时片石强度等级不应低于MU40，块石强度等级不应低于MU60，有裂缝和易风化的石材不应采用。因其整体性差，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，现代隧道工程中已很少直接将其作为衬砌材料。但在洞门挡墙、挡土墙、明线路缘石工程中等仍可使用。