大跨度高速铁路隧道衬砌结构设计的经济性研究

史天龙

（中国铁路设计集团有限公司，天津300142）

1 引言

铁路隧道衬砌的投资占隧道全部投资的比例较高，目前，大部分高速铁路隧道设计均参考TB 10003—2016《铁路隧道设计规范》及经规标准函等规定确定隧道衬砌结构，但对于大跨度衬砌结构的设计往往借鉴既有工程实例确定衬砌结构，在满足结构强度的要求下，大多情况下设计是比较保守的，因此，研究大跨度隧道衬砌结构设计的经济性对降低整个工程投资造价十分必要。

2 工程概述

张家山隧道位于重庆市南岸区，设计时速为350 km/h，受站场布置影响，该隧道最大断面处开挖宽度为27.64 m，高度为19.516 m，矢跨比为0.11。轮廓线设计采用六心圆确定，半径自上而下分别为：12.88 m、6.65 m、6.65 m、2.7 m、2.7 m、26.01 m，开挖面积约为427.88 mm2。该大跨段隧道穿越的地层主要为砂岩夹泥岩地层，根据地质钻孔资料显示，围岩计算物理学参数如表1所示。

表1 Ⅴ级围岩物理力学参数

3 大跨度衬砌结构设计情况

本工程位于重庆东站附近，受站场布置影响，隧道断面需加大，结合周边既有工程实例分析确定本隧道大跨度衬砌结构，二衬混凝土标号为C35，主筋采用HRB400钢筋，具体衬砌支护参数如表2所示。

表2 大跨隧道衬砌支护参数表

4 设计荷载计算

本大跨度衬砌结构覆土较浅，为浅埋隧道衬砌，根据TB 10003—2016《铁路隧道设计规范》附录E浅埋隧道荷载计算方法规定（见表3）。

表3 大跨度隧道衬砌浅埋荷载

5 大跨度衬砌结构模型建立

图1 计算模型示意图

按荷载-结构模型，采用SAP84结构设计软件。根据地下结构的埋深，将结构覆土换算成上覆土荷载和侧土压力，施加在结构上进行结构内力计算；……