目前盾构法输水隧道主要有单层衬砌、双层衬砌两类结构型式。其中双层衬砌细分为叠合式双层衬砌、复合式双层衬砌、分离式双层衬砌三种。应根据输水隧道功能要求、建设环境、线路特点、地质条件、施工技术，选用合适的衬砌型式。

5.2.1.1　单层衬砌结构

主要由盾构施工期间形成的拼装式管片环组成，为单层钢筋混凝土衬砌结构；出于保护管片结构，增加结构的耐久性和减糙等目的，也有设置内衬的实例，但不参与衬砌结构受力。单层衬砌结构主要承受自重和外部水土压力等荷载，在运行阶段还需要承担内水压力等荷载。单层衬砌结构计算模型如图5-24所示。

图5-24　单衬砌结构计算模型

主要优点：①结构受力明确。②内外水压力部分抵消，当内外水压差较小时，较经济、合理。③施工简单。④施工工期短。

主要缺点：①管片结构除外表面承受水土压力外，因内表面直接承受内水压力作用，对结构耐久性有一定影响，故耐久性要求较高。②不能承受过高的内外水压差。③未设置内衬，表面接缝多，糙率较大，水头损失较大，为抵消此不利影响，需适当增大输水断面。若设置薄层内衬防护，也会带来投资的增加。④当内水压力较高于外水压力时，存在内水外渗的风险，需加强接缝防水。

5.2.1.2　双层衬砌结构

指以盾构施工期间形成的拼装式管片环为外衬，以此围护下形成的钢筋混凝土衬砌（含预应力混凝土衬砌）为内衬，共同组成的双层衬砌。外衬因先于内衬形成，除单独承担自重外，主要单独承担外水土压力；内衬形成后，因界面结构不同致使结构力学特点各异，故又可分为叠合式双层衬砌、复合式双层衬砌和分离式双层衬砌。

（1）叠合式双层衬砌：外衬形成后，通过对外衬内表面加糙、设置阻滑键和插筋等界面结构措施与内衬紧密结合，界面结构不仅可以传递其后荷载产生的压力，还可以传递拉力及剪力。相应施工阶段由外衬承担其自重和外部水土压力等荷载，在形成叠合式结构后，内衬的自重以及运行阶段的内水压力等荷载由内外衬共同承担，具联合受力特性。其计算模型详见图525。

图5-25　叠合式双衬砌结构计算模型

主要优点：①内衬为迎水面，结构缝较少，糙率较小，水头损失也较小。②外衬与内衬结合为整体结构，共同分担内水压力等主要荷载，因内外水压力可部分抵消，对结构受力有利，宜在内外水压差较大的工程采用；且因结构刚度大，有较强的抵御变形能力。③外衬接缝无须考虑内水压力直接作用。④外衬内表面的耐久性要求较低。

主要缺点：①内外衬作为叠合构件工作，受力较复杂。②内衬相应于管片接缝处是应力集中部位，易产生裂缝，需采取加强措施。③为使内衬与外衬紧密结合，界面结构措施通常包括接触面加糙、设置阻滑键与插筋，费用较高。④施工质量要求较高，施工难度较大，工期较长。

（2）复合式双层衬砌：外衬形成后，通常在其内表面铺设传力垫层形成界面结构，再浇筑内衬，以组成复合式双层衬砌。此种界面结构可认为只能传递压力，但不能传递拉力及剪力。因此施工阶段由外衬承担其自重和外部水土压力等荷载，形成复合式结构后，内衬的自重及运行阶段的内水压力等荷载由内衬与外衬分担，分担的比例取决于内外衬的线刚度，具一定程度的联合受力特性。其计算模型详见图5-26。

图5-26　复合式双衬砌结构计算模型

主要优点：①内衬为迎水面，结构缝较少，糙率较小，水头损失也较小。②外衬参与分担部分内水压力等主要荷载，相应内外水压力可部分抵消，宜在内外水压差较大的工程中采用。③外衬只需回填手孔，内壁面不用处理。④外衬内表面的耐久性要求较低。(www.daowen.com)

主要缺点：①界面结构通常为软垫层，因具联合受力特性，软垫层不宜过厚。当内水压力较高时，若内衬压力水渗至界面，易因排水不畅，形成较高的界面水压力，对外衬受力不利。②若较高压力的内水渗至界面，存在渗出外衬的风险，需加强接缝防水。③界面结构的软垫层长期使用、弹性模量的变化，内衬与外衬对内水压力等荷载的分担具有一定的不确定性。④双层衬砌，工程费用较高。

（3）分离式双层衬砌：外衬形成后，当在其内表面铺设的软垫层有足够厚度，或内衬与外衬分离（为防止内衬转动，在不影响内、外衬控制截面内力条件前提下，内衬与外衬在拱底有局部连接），可认为内衬与外衬之间无力的传递，或力的传递可忽略不计；相应外衬、内衬分别承担外水土与内水压荷载，可视为具单独受力特性。其计算模型详见图5-27。

图5-27　分离式双衬砌结构计算模型

主要优点：①内衬为迎水面，结构缝较少，糙率较小，水头损失也较小。②内衬与外衬分别单独承载，受力明确，宜在内外水压差较大的工程中采用。③外衬只需回填手孔，内壁面不用处理。④外衬内表面的耐久性要求较低。

主要缺点：①当较高压力的内水渗至界面时，若排水不畅，存在渗出外衬的风险，因此为顺畅排放界面压力水，需设置较完善的排水设施，并需加强监控。②为防止内水渗至界面，需加强接缝防水。③因具单独受力特性，当内外水压差较高时，内衬多采用钢管或采用预应力混凝土结构。④双层衬砌，内衬断面较单层衬砌大，工程费用较高，工期也较长。

5.2.1.3　衬砌选型

衬砌应根据输水隧道功能、建设环境、线路特点、地质条件，并综合考虑施工技术条件，选用单层衬砌结构或双层衬砌结构。一般情况下，无压输水隧道或内外水压差低的输水隧道可采用单层衬砌结构。对于穿行于河床（或海床）冲淤变化明显的水底隧道、内外水压差较高或输水流速较高的隧道、承受偏压荷载的隧道，宜选用双层衬砌结构。双层衬砌结构按界面结构分为叠合式双层衬砌、复合式双层衬砌和分离式双层衬砌，其中叠合式双层衬砌和复合式受力具联合受力特性，分离式双层衬砌具单独受力特性，应根据工程环境、工作特点、承载要求、地质条件选取合适的结构型式。深隧工程应根据运行功能、水质条件、埋深和环境地质条件等选择衬砌型式。

东京江户川深隧排水工程采用了单层钢筋混凝土平板管片或单层复合管片的衬砌形式（图5-28），隧道内径达到10.6m，管片壁厚650mm，隧道埋深达到了50m，最大内水压达到0.6MPa。

青草沙水源地长兴岛域输水管线工程采用单层钢筋混凝土平板管片的衬砌形式（图5-29），隧道内径5.5m，管片厚度450mm，环宽1.5m，每环由6块管片组成。隧道最大埋深33.8m，最大内水压0.35MPa。

南水北调中线穿黄隧洞采用分离式双层衬砌的结构形式（图5-30），隧道内径7m，外衬管片厚400mm，环宽1.6m，每环7块管片；内衬采用预应力钢筋混凝土结构（图5-31），厚450mm，界面软垫层采用10mm 厚格栅式复合土工膜。隧道最大埋深35m，最大内水压0.51MPa。

图5-28　东京江户川深隧排水工程主隧

图5-29　青草沙水源地长兴岛域输水管线工程主隧

图5-30　南水北调中线穿黄隧洞工程主隧