盾构法修建的隧道衬砌有预制装配式衬砌（又称管片衬砌）、预制装配式衬砌和模筑钢筋混凝土整体式衬砌相结合的双层衬砌以及挤压混凝土整体式衬砌。挤压混凝土整体式衬砌目前已不太常用。
1．预制装配式衬砌
（1）管片材质。
预制装配式衬砌是指用工厂预制的构件（称为管片），在盾尾拼装而成的衬砌。管片种类按材料可分为钢筋混凝土、钢、铸铁以及由几种材料组合而成的复合管片。钢筋混凝土管片的耐久性和耐压性比较好，管片刚度大，由其组成的衬砌防水性能有保证，应用广泛。其缺点是重量大，抗拉强度较低，在脱模、运输、拼装过程中，容易将其角部碰坏。钢管片的强度高，具有良好的焊接性，便于加工和维修，重量轻也便于施工；但其刚度小、易变形，而且钢管片的抗锈性差，在不做二次衬砌时必须有抗腐、抗锈措施。铸铁管片强度高，防水和防锈蚀性能好，易加工，刚度亦较大，早期曾得到广泛应用。钢和铸铁管片价格较贵，现在除了在需要开口的衬砌环或预计将承受特殊荷载的地段采用外，一般都应采用钢筋混凝土管片。
（2）管片分类。
按管片螺栓手孔成型大小，可将管片分为箱形和平板形两类。箱形管片是指因手孔较大而呈肋板形结构的管片，如图12-2-11所示。手孔较大不仅方便了接头螺栓的穿入和拧紧，而且也节省了材料，使单块管片重量减轻，便于运输和拼装。但因截面削弱较多，在盾构千斤顶推力作用下容易开裂，故只有金属管片、直径和厚度较大的钢筋混凝土管片才采用箱形结构。纵向加劲肋是传递千斤顶推力的关键部位，一般沿衬砌环向等距离布置，加劲肋的数量应大于盾构千斤顶的台数，其形状应根据管片拼装和是否需要灌注二次衬砌而定。
平板形管片是指因螺栓手孔较小或无手孔而呈曲板形结构的管片，如图12-2-12所示。由于管片截面削弱较少或无削弱，故对千斤顶推力具有较大的抵抗力，对通风的阻力也较小。无手孔的管片也称为砌块。现代的钢筋混凝土管片多采用平板形结构。
箱形管片的纵向接缝（径向接缝）和横向接缝（环向接缝）一般都是平面状的。为了减少管片在盾构千斤顶推力和横向荷载作用下的损伤，钢筋混凝土管片间的接触面通常比相应的接缝轮廓小些。
图12-2-11 箱形管片
图12-2-12 平板形管片
平板形管片的接缝除了可采用平面状外，为提高装配式衬砌纵向刚度和拼装精度，也有采用榫槽式接缝的，如图12-2-13所示。当管片间的凸出和凹进部分相互吻合衔接时靠榫槽即可将管片相互卡住。当衬砌中内力较大时，管片的径向接缝还可以做成圆柱状的，使接缝处不产生或少产生弯矩，如图12-2-14所示。
图12-2-13 榫槽式接缝
图12-2-14 圆柱式接缝
（3）连接方式。
衬砌环内管片之间以及各衬砌环之间的连接方式，可分为柔性连接和刚性连接。前者允许相邻管片间产生微小的转动和压缩，使衬砌环能按内力分布状态产生相应的变形，以改善衬砌的受力状态；后者则通过增加连接螺栓的排数，尽量在构造上使接缝处的刚度与管片本身相同。实践证明，刚性连接不仅拼装麻烦、造价高，而且会在衬砌环中产生较大的次应力，带来不良后果，因此，目前较为通用的是柔性连接。柔性连接常用的有以下几种形式：
① 单排螺栓连接。这种连接方式按螺栓形状又可分为直螺栓连接、弯螺栓连接和斜螺栓连接三种，如图12-2-15所示。直螺栓连接是最常见的连接方式，单排直螺栓一般设在h/3处，h为管片厚度，且螺栓直径亦不应过小。
图12-2-15 管片柔性连接方式
② 销钉连接。销钉连接可用于纵向接缝，亦可用于横向接缝。所用的销钉可在管片预制时埋入，亦可在拼装时安装。用销钉连接的管片形状简单、截面无削弱，建成的隧道内壁光滑平整。销钉连接与螺栓连接相比既省力、省时，价格又低廉，连接效果也相当好。销钉是埋在衬砌内的，不能回收，故通常都是用塑料制成。
③ 无连接件。在稳定的不透水地层中，圆形衬砌的径向接缝也可不用任何连接件连接。因管片沿隧道径向呈一楔形体，外缘宽内缘窄，在外部压力作用下，管片将相互挤紧，从而形成一个稳定的结构。
2．双层衬砌
为防止隧道渗水和衬砌腐蚀，修正隧道施工误差，减少噪声和振动以及作为内部装饰，可以在装配式衬砌内部再做一层整体式混凝土或钢筋混凝土内衬。根据需要还可以在装配式衬砌与内层之间敷设防水隔离层。双层衬砌主要用在含有腐蚀性地下水的地层中，近年来随着混凝土耐腐蚀性和管片防水性能的提高，采用双层衬砌的必要性已大为减少。(www.xing528.com)
3．盾构隧道横截面内轮廓和结构尺寸拟定
（1）横截面内轮廓尺寸。
采用盾构法修建地下铁道区间隧道时，无论是在直线上还是曲线上，均使用同一台盾构施工，中途无法更换。因此，其横截面的内轮廓尺寸全线是相同的，故除了要根据建筑限界、施工误差、道床类型、预留变形等条件决定外，还要按线路的最小曲线半径进行验算，保证列车在最困难条件下也能安全通过。
（2）管片厚度。
衬砌管片厚度取决于地层条件、覆盖层厚度、隧道外径的大小、管片材料、隧道用途、施工工艺等条件。为了充分发挥围岩自身的承载能力，现代的隧道工程中都采用柔性衬砌，其厚度相对较薄，一般取衬砌环外径的5%～6%。
（3）管片宽度。
管片宽度的选择对施工、造价的影响较大。当宽度较小时，虽然搬运、组装、在曲线上施工方便，但接缝增多，加大了隧道防水的难度，增加了管片制作成本，而且不利于控制隧道纵向不均匀沉降；管片宽度太大则施工不便，也会使盾尾长度增长而影响盾构的灵活性。因此，过去单线区间隧道管片的宽度控制在700～1 000 mm之间，但随着铰接盾构的出现，管片宽度有进一步提高的趋势，目前，控制在1 000～1 500 mm之间。
（4）衬砌环的分块和拼装。
衬砌环的组成，一般有两种方式。一种是由若干标准管片（A）、两块相邻管片（B）和一块封顶管片（K）组成，另一种是由若干块A型管片、一块B型管片和一块K型管片构成，如图12-2-16所示，相邻管片一端带坡面，封顶管片则两端或一端带坡面。从方便施工、提高衬砌环防水效果角度看，第一种方式较好。
封顶块的拼装形式有径向楔入和纵向插入两种。采用径向楔入时，封顶块的两个径向边必须呈内八字形或者至少是平行的，但受载后有向下滑动的趋势，受力不利；采用纵向插入时，封顶块不易向内滑动，受力较好，但在拼装封顶块时，需加长盾构千斤顶行程。封顶块的位置一般设在拱顶处，但也有设在45°、135° 甚至180°（圆环底部）处的，视需要而定。
衬砌环的拼装形式有错缝和通缝两种，如图12-2-17所示。通缝拼装是每环管片的纵向缝对齐，错缝拼装是每环管片的纵向缝错开1/3～1/2的宽度。错缝拼装可使接缝分布均匀，减少接缝及整个衬砌环的变形，整体刚度大，是较为普遍采用的拼装形式，但当管片制作精度不够高时，管片在盾构推进过程中容易被顶裂，甚至顶碎。在某些场合，例如需要拆除管片修建旁通道处或某些特殊需要时，衬砌环通常采用通缝拼装形式，以便于结构处理。管片拼装方法按其程序可分为“先纵后环”和“先环后纵”两种。先纵后环法，其程序是管片按先底部、后两侧、再封顶的次序拼装，逐次安装成环，每装一块管片，对应千斤顶收缩一次。
图12-2-16 管片分块方法
图12-2-17 管片拼缝形式
由上述可知，从制作成本、防水、拼装速度等方面考虑，衬砌环分块数越少越好，但从运输和拼装方便而言，又希望分块数多些。在设计时应结合隧道所处的围岩条件、荷载情况、构造特点、计算模型（如按多铰柔性圆环考虑，分块数应多些；按弹性匀质圆环考虑，分块数宜少）、运输能力、制作拼装方便等因素综合考虑决定。通常直径D≤6 m的地下铁道区间隧道，衬砌环以分4～6块为宜；D＞6 m时，可分为6～8块。
（5）注浆孔的配置。
为了均匀地向衬砌背后进行回填注浆，管片上还应设置一个以上的注浆孔，注浆孔直径一般由所用的注浆材料决定，通常其内径为50～100 mm。如注浆孔兼作起吊孔使用，则应根据作业安全性和是否便于施工确定其位置及孔径大小。在钢筋混凝土管片中一般都不另行设置起吊孔，而是注浆孔或螺栓孔兼作起吊孔使用。
4．衬砌防水
盾构隧道衬砌防水主要解决管片本身的防水、管片接缝防水问题。
管片本身防水施工，首先，采用防水混凝土做到结构自防水，满足管片混凝土的抗渗要求；其次，提高管片预制制作精度；最后，还可以在管片外设防水涂层。
管片接缝防水措施目前主要有：
（1）接缝密封垫防水。一般使用硫化橡胶弹性密封垫和复合型弹性密封垫。
（2）嵌缝防水堵漏。这是接缝密封垫防水的补充措施，即在管片环缝、纵缝中沿管片内侧设置嵌缝槽，用止水材料在槽内填嵌密实。另一种新方法是可以先在嵌缝槽内涂上树脂胶浆，然后嵌填适当尺寸的异型橡胶条，既可以防水，也可以吸收隧道竣工运营之后产生的振动。也可以在接缝处注浆堵漏。
（3）螺栓孔防水。这种措施主要用于对密封垫失效和管片拼装精度差的部位的螺栓孔进行专门防水处理，目前普遍采用橡胶或聚氯乙烯及合成树脂等环形密封垫圈，靠拧紧螺栓时的挤压作用使其充填到螺栓孔间，起到止水作用。在隧道曲线段等容易渗漏水地段，可采用铝制杯形罩或塑料螺栓套管，将嵌缝材料束紧到螺母部位，并依靠专门夹具拧紧，待材料硬化后，拆除夹具，止水效果很好。
（4）二次衬砌防水。以拼装管片作为单层衬砌其接缝防水措施仍不能完全满足止水要求时，可在管片内侧再浇筑一层混凝土或钢筋混凝土衬砌，构成双层衬砌，使隧道符合防水要求。
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