我国《铁路隧道设计规范》规定：隧道应采用曲墙式衬砌，其衬砌类型应优先采用复合式衬砌。地下水不发育的Ⅰ、Ⅱ级围岩的短隧道，可采用喷锚支护。衬砌结构的形式及尺寸，可根据围岩级别、水文地质条件、埋置深度、结构工作特点，结合施工条件等，通过工程类比和结构计算确定，必要时还应经过试验验证。

复合式衬砌的初期支护和二次衬砌设计参数，可采用工程类比确定，并通过理论分析进行验算。类比设计可参照表1和表2，并应根据现场围岩量测信息对支护参数作必要的调整。

表1   单线隧道复合式衬砌的设计参数

注：①配置钢筋网时，钢筋直径宜采用6-10㎜，网格间距宜为15-30㎝，钢筋网保护层厚度不应小于2㎝；

②二次衬砌应在围岩和初期支护变形基本稳定的情况下施作。

表2   双线隧道复合式衬砌的设计参数

注：①配置钢筋网时，钢筋直径宜采用6-10㎜，网格间距宜为15-30㎝，钢筋网保护层厚度不应小于20㎝；Ⅱ类围岩必要时可设双层钢筋网；

②Ⅱ类围岩在采取辅助施工措施或钢架充分发挥作用时，可酌情减少拱部锚杆；

③二次衬砌应在围岩和初期支护变形基本稳定的情况下施作。

根据我国《公路隧道设计规范》，复合式衬砌的初期支护及二次衬砌设计参数可参照表3和表4选用，但应通过施工过程中对围岩及支护结构动态的监控量测及信息反馈对设计参数做必要的验证和调整。

表3   两车道隧道复合式衬砌的设计参数

表4   三车道隧道复合式衬砌的设计参数

复合衬砌的防水施做

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隧道防水机理

复合式初砌是分内外两层先后施作的隧道衬砌结构， 即在隧道开挖后立即施作网喷混凝土作为初期支护， 经监控量测确认围岩及初期支护基本稳定后再铺设防水层， 最后浇筑二次衬砌防水混凝土。

复合式衬砌防水主要依靠全封闭的防水层和二次衬砌混凝土， 两者相辅相成， 缺一不可。二次衬砌防水混凝土在硬化过程中， 内部存在着温度应力和收缩应力， 这些应力的存在会使防水混凝土产生变形； 而初支混凝土表面粗糙、凹凸不平， 必然会对二次衬砌混凝土产生相当大的约束力， 阻止其变形， 于是就产生了拉应力。当拉应力大于二次衬砌混凝土抗拉强度时， 混凝土即被拉裂， 特别是在隧道起拱线应力集中区产生的裂缝最多。如果设法消除或减弱初期支护喷射混凝土对二次衬砌混凝土的约束， 使其自由变形或约束力减小， 所产生的拉应力小于混凝土的抗拉强度， 二次衬砌混凝土就不会产生裂缝。因此封闭的防水层多选用不透水、表面光滑的塑料片材， 它不仅起到防水作用， 而且还能隔离、润滑初支喷射混凝土和二次衬砌混凝土， 减少二次衬砌混凝土的开裂。 

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防水层结构设计

地铁隧道要根据工程所处地质、水文条件及不同的使用要求， 采用不同的防水层结构设计。一般大城市地铁隧道多埋置于地面以下， 有水不能自流排出，宜采用全封闭型防水结构。防水层设计主要有两种形式： 一是单层防水板（膜）铺设于初期支护喷射混凝土上， 用于无水地段； 二是双层结构， 先铺设一层较柔软且具有相当强度的片材作缓冲层， 克服初支喷射混凝土基面凹凸不平、易损伤防水板（ 膜） 的弊病， 然后在其上再铺设防水板（膜）， 用于防水要求高的隧道及有水地段。

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防水材料的选择

目前， 隧道复合式衬砌防水层主要选用 PVC（ 聚氯乙烯）、ECB（ 乙烯- 共聚物沥青）、LDPE（ 低密度聚乙烯）、HDPE（ 高密度聚乙烯） 和 EVA（ 乙烯- 醋酸乙烯共聚物）等防水板（膜）， 应用最多的是 EVA 膜。对常用防水材料的主要性能指标进行比较，可得出：EVA、LDPE、HDPE 及 ECB 技术性能皆优于 PVC板； 价格上 LDPE 膜最低， 技术性能也较好。因此， 在满足防水要求的前提下， 地铁隧道宜采用LDPE 膜或 EVA 膜作防水层， 厚度 0.8 mm， 这样能做到防水可靠、施工方便及造价适中。

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知识点：复合式衬砌的类比设计