目前运用在各类工程的管片形式愈发多元化。按管片的材料，可分为钢筋混凝土管片、铸铁管片、钢管片以及复合管片；按管片的形状，可分为箱形与平板形；根据管片在隧道直、曲线上应用的不同，可分为标准环管片与楔形管片。此外，也存在同时满足直、曲线拼装要求的通用楔形管片。

（1）钢筋混凝土管片

目前钢筋混凝土管片仍为国内应用最广泛的管片形式。其优点为制作便利、耐久性好、造价低廉等，缺点是体积重量较大、运输困难、施工过程中边缘易破损等。

图5-31　内衬预应力钢绞线布置图

（2）铸铁管片

球磨铸铁管片强度高，易铸造成薄壁结构，且质量轻、运输安装方便、制作精度高、防水性能好。但其缺点同样明显，对设备要求高，机械加工量大、造价高，目前国内运用较少，在深隧工程中几乎没有应用。

（3）钢管片

钢管片由管材加工而成，其强度高、延性好、运输拼装方便，但其刚度小、耐久性差，造价高、应用较少。虽然整条隧道使用钢管片的实例较少，但钢管片在一些特殊的节点处适用性较好，如双线隧道中的联络通道处的管片，抑或是顶管盾构复合技术中连接顶管管节与盾构管片间的转换节。

（4）复合管片

复合管片即钢管片中填充混凝土的管片形式，可以解决钢管片刚度低的问题，但其耐腐蚀性差的问题仍在存在，故应用并不广泛。

上述各类形式的管片中，钢筋混凝土管片仍是深隧工程中最广泛的衬砌形式。国外典型案例有东京江户川深隧排水工程、新加坡深层污水隧道工程（DTSS）及英国泰晤士河隧道工程等；国内典型案例有广州深隧排水系统工程、南水北调中线穿黄隧洞工程及青草沙水源地长兴岛域输水管线工程等。

东京神田川排水隧道采用了嵌合式的复合管片（NM 管片），以型钢为外框架，内部浇筑混凝土，加强管片强度的同时减小了管的厚度；接头采用机械连接，提高了接头的刚度，从而确保深隧止水性能，见图5-32。

图5-32　NM管片示意图

5.2.2.1　管片接头

管片接头分为将管片沿圆周方向连接起来的接头和沿隧道轴向连接起来的接头。按结构形式的不同，可分为长螺栓接头结构、短螺栓接头结构、插销式接头结构等。

（1）长螺栓接头结构

作为管片环向与纵向接头最常用的接头形式，螺栓可分为直螺栓、弯螺栓及斜螺栓等形式（图5-33）。

图5-33　长螺栓接头示意图

通常直螺栓用于环缝的连接，弯螺栓用于管片纵缝的连接，斜螺栓用于管片纵缝与环缝均可。考虑到螺栓安装的需要，连接管片都需要设置手孔，手孔会对钢筋砼管片造成削弱。这种管片接头形式抗弯承载力与刚度均较小，不适合用于承受大偏心工况的管片连接。

（2）高刚性短螺栓接头结构

高刚性短螺栓接头是在管片接头位置预埋球磨铸铁预埋件，并通过锚筋与管片可靠连接，接头两侧预埋件通过短直螺栓连接，如图5-34、图5-35所示。由于预埋件本身的刚度较大且采用了较短的连接螺栓，使得接头转动刚度较大，利于接头防水，故适用于内水压较大的单衬砌深隧。

图5-34　短螺栓接头示意图

高刚性短螺栓可采用双排设计，从而提高抵抗负弯矩（隧道两腰处）变形的能力。

（3）插销式／插入式接头结构

这种接头也属于高刚性管片接头的一种形式。通常纵缝采用插销式接头（图5-36），环缝采用插入式（图5-37）。该连接构造形式较多，目前日本等发达国家有较成熟的应用研究，我国也正在研究和试点应用。该种接头的连接方式主要有以下特点：①管片内表面平滑，有利于输水效率的提高；②管片断面没有削弱，管片厚度可减薄，且防水性能也有所提高；③在接缝处可以上下对称布置，其正负抗弯承载力与刚度几乎相同，可以很好承受接缝处的正负弯矩；④施工时，管片定位拼装一次完成，大大提高施工速度。

图5-35　短螺栓接头管片

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图5-36　插销式接头

图5-37　插入式接头

插销式／插入式接头拼装过程见图5-38。

5.2.2.2　接缝止水形式

隧道衬砌接缝止水包括管片接缝与内衬结构缝的止水。

图5-38　插销式接头拼装示意图

（1）管片接缝止水形式

管片接缝的止水多采用橡胶密封垫的形式（图5-39），且多采用氯丁或三元乙丙橡胶材料。接缝止水要求在接缝允许张开角的条件下，密封垫达到抵抗2倍设计水压的性能。对于内水压不高、采用双衬形式的深隧，可采用单道止水的形式，设置在管片靠近外侧的位置，用于抵抗地下水压；对于内压较高、采用单层衬砌形式的深隧，宜采用双道止水的形式，内道橡胶密封垫用于抵抗内水压力，见图5-40。

图5-39　橡胶密封垫

（2）管片接缝辅助止水措施

管片接缝防水措施除了橡胶密封垫，还可以采取辅助措施：

①内弧侧设置嵌缝密封槽；

②近外弧面处设海绵挡土条；

③对管片接缝角部采用自黏性橡胶薄板；

④螺栓垫圈下设置遇水膨胀橡胶垫圈（图5-41）。

上海青草沙输水隧道过江管根据防外水和防内水的需要，除在管片环外侧设置了海绵挡水条和弹性密封垫止水，根据最大内压水头41.22m 的条件在内侧也设置了弹性密封垫止水和嵌缝槽。密封垫止水材质均为三元乙丙橡胶，断面型式为挤出硫化成型的多孔构造。

图5-40　双道橡胶密封垫止水

图5-41　管片接缝辅助止水措施

（3）内衬结构缝防水形式

内衬结构缝可采用橡胶止水带、紫铜止水片或遇水膨胀橡胶止水条，并采用聚脲或聚硫密封胶封口。

5.2.2.3　管片拼装方式

（1）通缝拼装

通缝拼装即隧道所有的纵缝都是对齐的，每一环管片在环上的位置都是固定的。在通缝拼装方式下，相邻管片环间没有剪力及弯矩的传递，纵向（环间）接头的变形没有受到相邻管片的约束，仅靠接头本身的螺栓连接。因此，通缝拼装的隧道刚度较小，柔性好，但拼装误差容易累计。在良好的地层中，采用这种拼装方式，能够充分调动周围土体的抗力，在保证隧道结构满足使用要求的条件下，这种拼装方式更加经济合理。

（2）错缝拼装

与通缝拼装相对立的错缝拼装，即两环间的纵缝是错位的。这种拼装方式的优点是可以使管片环接缝刚度分布均匀，提高了管片环的纵向刚度，减少了接缝及整个隧道的变形。在错缝拼装方式下，环向、纵向接缝形成T字型接缝，相比通缝拼装形成的十字型接缝，防水更易于处理。

由于错缝拼装有防水能力上的优势，故对防水要求较高的排（蓄）水深隧中，宜采用错缝拼装的形式。