复合式衬砌隧道的总安全系数设计方法探讨
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研 究结论 ：（１）对 于采用喷锚支护 的复合式 衬砌隧道结构 ，围岩压力 随埋 深 的增 加而增加 ，隧道支护 参数 应根据埋深进行 相应调整 ；（２）采用荷载 一结构模 型可以建立复合式衬砌 初期支 护和二 次衬砌 的统一设 计方 法 ；（３）复合式衬砌 隧道 的总安全系数应包含初期 支护和二次衬砌各 自的贡献 ，当二 次衬砌 为钢筋 混凝土 时 ， 总安全 系数建议 不低于 ３．０，否则不低 于 ３．６；（４）不 同设计方法所 建议 的初期支 护和二 次衬砌 的安全 系数分 配可按表 ２采用 ；（５）采用本 文设 计 方法 对现 有高 速铁路 隧 道结 构安 全性 进行 再分 析 ，结果 表 明 ，在 埋深 为 ３００ ｎｌ左右 时 ，Ⅲ、Ⅳ级围岩支护参数有进 一步优化 的空 间 ；（６）本研究 结果可 为复合 式衬砌 隧道结 构设 计提 供思路 和方 法。 关键词 ：复合式衬砌 ；总安全 系数法 ；设计方法 ；荷载 一结 构模 型 中 图分 类 号 ：Ｕ２５ 文 献标 识 码 ：Ａ
Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｎ Ｄｅｓｉｇｎ Ｍ ｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｓａｆｅｔｙ Ｆａｃｔｏｒ ｏｆ Ｃｏｍ ｐｏｓｉｔｅ Ｌｉｎｉｎｇ Ｔｕｎｎｅｌ
ＸＩＡＯ Ｍ ｉｎｇ——ｑｉｎｇ
（Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ Ｓｉｙｕａｎ Ｓｕｒｖｅｙ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．Ｌｔｄ，Ｗｕｈａｎ，Ｈｕｂｅｉ ４３００６３，Ｃｈｉｎａ）
Ａ ｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｕｒｐｏｓｅｓ： Ｃｏｍ ｐｏｓｉｔｅ ｌｉｎｉｎｇ ｉｓ ｏｆｔｅｎ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｒａｉｌｗａｙ，ｈｉｇｈｗａｙ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｔｒａｆｆｉｃ ｔｕｎｎｅｌｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｉｍａｒｙ ｓｕｐｐｏｒｔ ｉｓ ｇｅｎｅｒａｌｌｙ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｂｙ ｌａｙｅｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｒ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎａｌｏｇｙ ｍｅｔｈｏｄ， ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｌｉｎｉｎｇ ｉｓ ｕｓｕａｌｌｙ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｂｙ ｌｏａｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｍｅｔｈｏｄ，ＳＯ ｉｔ ｉｓ ｄｉｆｉｃｕｌｔ ｔｏ ｅｖａｌｕａｔｅ ｔｈｅ ｓｔｒｕ ｃｔｕｒａｌ ｓａｆｅｔｙ ｕｎｉｆｏｒｍｌｙ ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄｓ． Ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｔｕｎｎｅｌ ｄｅｓｉｇｎ ｃｏｄｅ ｏｎｌｙ ｓｐｅｃｉｆｉｅｓ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｆａｃｔｏｒ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｓｅｃｏｎｄａｒ ｙ ｌｉｎｉｎｇ，ｂｕｔ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｌｉｎｉｎｇ ｉｓ ｎｏｔ ａ ｓｉｎｇｌｅ ｓｔｒｕ ｃｔｕｒｅ，ＳＯ ｉｔ ｉｓ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｌ ｓａｆｅｔｙ ｆａｃｔｏｒ ｏｆ ｐｒｉｍａｒ ｙ ｓｕｐｐｏｒｔ ａｎｄ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｌｉｎｉｎｇ． Ａｎｄ ｉｔ ｌ Ｓ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｌｏａｄ — ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｐｒｉｍａｒｙ ｓｕｐｐｏｒｔ ｔｏ ｅｓｔａｂｌｉｓｈ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｏｔａｌ ｓａｆｅｔｙ ｃｏｅｆ ｉ ｃｉｅｎｔ．
２０１８年 １月 第 １期 （总 ２３２）
铁 道 工 程 学 报
Ｊ０ＵＲＮＡＬ ＯＦ ＲＡＩＬＷ ＡＹ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＳＯＣＩＥＴＹ
文章 编 号 ：１００６—２１０６（２０１８）０１—００８４—０５
Ｊａｎ ２０１８ ＮＯ．１（Ｓｅｒ．２３２）
复 合 式 衬 砌 隧道 的 总Biblioteka Baidu安 全 系数 设 计 方 法 探 讨
ｔｕｎｎｅｌ ｓｈｏｕｌｄ ｉｎｃｌｕｄｅ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｂｏｔｈ ｐｒｉｍａｒｙ ｓｕｐｐｏｒｔ ａｎｄ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｌｉｎｉｎｇ． Ｗ ｈｅｎ ｕｓｉｎｇ ｓｔｅｅｌ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ
收 稿 日期 ：２０１７一ｌ１—１５ 作者简介 ：肖明清 ，１９７０年 出生 ，男 ，教授级 高级工程师 ，现任中铁 第四勘察设计院集团有限公 司副总工程师 。
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ：（１） Ｆｏｒ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｌｉｎｉｎｇ ｓｔｒ ｕｃｔｕｒｅ ｗｉｔｈ ｓｈｏｔｃｒｅｔｅ ａｎｄ ｒｏｃｋ ｂｏｌｔ ｓｕｐｐｏｒ ｔ，ｔｈｅ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｒｏｃｋ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｂｕｒ ｉｅｄ ｄｅｐｔｈ，ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ ｔｈｅ ｔｕｎｎｅｌ ｓｕｐｐｏｒｔ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ａｄｊｕｓｔｅｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｂｕｒｉｅｄ ｄｅｐｔｈ． （２）Ｔｈｅ ｕｎｉｆｉｅｄ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｌｉｎｉｎｇ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｐｒ ｉｍａｒ ｙ ｓｕｐｐｏｒ ｔ ａｎｄ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｌｉｎｉｎｇ ｃａｎ ｂｅ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｌｏａｄ—ｓｔｒ ｕｃｔｕｒｅ ｍｏｄｅ１． （３）Ｔ ｈ ｅ ｇｅｎｅｒａｌ ｓａ ｆｅｔｙ ｆａｃｔｏｒ ｏｆ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｌｉｎｉｎｇ
肖明 清
（中铁 第四勘 察设 计 院集 团有 限公 司 ， 武汉 ４３００６３）
摘 要 ：研究 目的 ：铁路 、公路等交 通隧道 常采 用复合式 衬砌 ，其 中初期支 护一般采用 地层 一结 构法或工程 类 比 法进行设计 ，二次衬砌采用 荷载 一结构法进行设计 ，由于二 者采用 的分析方法不 同 ，难 以统一评 价整体结构 的 安全性 。现 有隧道设计规范仅提 出了二次衬砌 的安全 系数要求 ，但 复合式衬 砌并非 单一结构 ，有 必要研 究初 期支护 和二 次衬砌的总安全 系数 。同时为建立总安全 系数设 计法 ，有必 要研 究初期支护 的荷 载 一结构模型 。
Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｎ Ｄｅｓｉｇｎ Ｍ ｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｓａｆｅｔｙ Ｆａｃｔｏｒ ｏｆ Ｃｏｍ ｐｏｓｉｔｅ Ｌｉｎｉｎｇ Ｔｕｎｎｅｌ
ＸＩＡＯ Ｍ ｉｎｇ——ｑｉｎｇ
（Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ Ｓｉｙｕａｎ Ｓｕｒｖｅｙ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．Ｌｔｄ，Ｗｕｈａｎ，Ｈｕｂｅｉ ４３００６３，Ｃｈｉｎａ）
Ａ ｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｕｒｐｏｓｅｓ： Ｃｏｍ ｐｏｓｉｔｅ ｌｉｎｉｎｇ ｉｓ ｏｆｔｅｎ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｒａｉｌｗａｙ，ｈｉｇｈｗａｙ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｔｒａｆｆｉｃ ｔｕｎｎｅｌｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｉｍａｒｙ ｓｕｐｐｏｒｔ ｉｓ ｇｅｎｅｒａｌｌｙ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｂｙ ｌａｙｅｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｒ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎａｌｏｇｙ ｍｅｔｈｏｄ， ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｌｉｎｉｎｇ ｉｓ ｕｓｕａｌｌｙ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｂｙ ｌｏａｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｍｅｔｈｏｄ，ＳＯ ｉｔ ｉｓ ｄｉｆｉｃｕｌｔ ｔｏ ｅｖａｌｕａｔｅ ｔｈｅ ｓｔｒｕ ｃｔｕｒａｌ ｓａｆｅｔｙ ｕｎｉｆｏｒｍｌｙ ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄｓ． Ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｔｕｎｎｅｌ ｄｅｓｉｇｎ ｃｏｄｅ ｏｎｌｙ ｓｐｅｃｉｆｉｅｓ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｆａｃｔｏｒ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｓｅｃｏｎｄａｒ ｙ ｌｉｎｉｎｇ，ｂｕｔ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｌｉｎｉｎｇ ｉｓ ｎｏｔ ａ ｓｉｎｇｌｅ ｓｔｒｕ ｃｔｕｒｅ，ＳＯ ｉｔ ｉｓ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｌ ｓａｆｅｔｙ ｆａｃｔｏｒ ｏｆ ｐｒｉｍａｒ ｙ ｓｕｐｐｏｒｔ ａｎｄ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｌｉｎｉｎｇ． Ａｎｄ ｉｔ ｌ Ｓ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｌｏａｄ — ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｐｒｉｍａｒｙ ｓｕｐｐｏｒｔ ｔｏ ｅｓｔａｂｌｉｓｈ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｏｔａｌ ｓａｆｅｔｙ ｃｏｅｆ ｉ ｃｉｅｎｔ．
２０１８年 １月 第 １期 （总 ２３２）
铁 道 工 程 学 报
Ｊ０ＵＲＮＡＬ ＯＦ ＲＡＩＬＷ ＡＹ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＳＯＣＩＥＴＹ
文章 编 号 ：１００６—２１０６（２０１８）０１—００８４—０５
Ｊａｎ ２０１８ ＮＯ．１（Ｓｅｒ．２３２）
复 合 式 衬 砌 隧道 的 总Biblioteka Baidu安 全 系数 设 计 方 法 探 讨
ｔｕｎｎｅｌ ｓｈｏｕｌｄ ｉｎｃｌｕｄｅ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｂｏｔｈ ｐｒｉｍａｒｙ ｓｕｐｐｏｒｔ ａｎｄ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｌｉｎｉｎｇ． Ｗ ｈｅｎ ｕｓｉｎｇ ｓｔｅｅｌ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ
收 稿 日期 ：２０１７一ｌ１—１５ 作者简介 ：肖明清 ，１９７０年 出生 ，男 ，教授级 高级工程师 ，现任中铁 第四勘察设计院集团有限公 司副总工程师 。
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ：（１） Ｆｏｒ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｌｉｎｉｎｇ ｓｔｒ ｕｃｔｕｒｅ ｗｉｔｈ ｓｈｏｔｃｒｅｔｅ ａｎｄ ｒｏｃｋ ｂｏｌｔ ｓｕｐｐｏｒ ｔ，ｔｈｅ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｒｏｃｋ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｂｕｒ ｉｅｄ ｄｅｐｔｈ，ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ ｔｈｅ ｔｕｎｎｅｌ ｓｕｐｐｏｒｔ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ａｄｊｕｓｔｅｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｂｕｒｉｅｄ ｄｅｐｔｈ． （２）Ｔｈｅ ｕｎｉｆｉｅｄ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｌｉｎｉｎｇ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｐｒ ｉｍａｒ ｙ ｓｕｐｐｏｒ ｔ ａｎｄ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｌｉｎｉｎｇ ｃａｎ ｂｅ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｌｏａｄ—ｓｔｒ ｕｃｔｕｒｅ ｍｏｄｅ１． （３）Ｔ ｈ ｅ ｇｅｎｅｒａｌ ｓａ ｆｅｔｙ ｆａｃｔｏｒ ｏｆ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｌｉｎｉｎｇ
肖明 清
（中铁 第四勘 察设 计 院集 团有 限公 司 ， 武汉 ４３００６３）
摘 要 ：研究 目的 ：铁路 、公路等交 通隧道 常采 用复合式 衬砌 ，其 中初期支 护一般采用 地层 一结 构法或工程 类 比 法进行设计 ，二次衬砌采用 荷载 一结构法进行设计 ，由于二 者采用 的分析方法不 同 ，难 以统一评 价整体结构 的 安全性 。现 有隧道设计规范仅提 出了二次衬砌 的安全 系数要求 ，但 复合式衬 砌并非 单一结构 ，有 必要研 究初 期支护 和二 次衬砌的总安全 系数 。同时为建立总安全 系数设 计法 ，有必 要研 究初期支护 的荷 载 一结构模型 。