隧道衬砌是隧道建设的重要组成部分，提供结构稳定性、防水性和耐久性。材料的选择取决于地质条件、隧道用途、设计寿命和成本效益等因素。以下是现代隧道衬砌的主要材料：
1. 混凝土
混凝土因其强度高、耐久性和适应性而成为隧道衬砌最广泛的材料。主要有两种类型：
① 现浇混凝土：将新鲜混凝土浇筑到隧道开挖面后方安装的模板中。它形成一个连续的衬砌，与隧道形状相符，并能抵抗地面压力。
② 预制混凝土管片：这些管片是在工厂制造的，运输到现场并使用隧道掘进机 (TBM) 进行组装。它们安装快捷、质量稳定，常用于软土地基隧道（例如城市地铁系统）。
钢筋混凝土，加入钢筋或纤维，可增强抗拉强度和抗裂性。
2. 钢材
钢构件通常集成到隧道衬砌中，以增强结构支撑：
① 钢纤维增强混凝土 (SFRC)：将钢纤维混入混凝土中，可提高韧性，并减少动态荷载（例如地震活动或交通繁忙）下的开裂。
② 钢拱或钢肋：在钻爆隧道中与喷射混凝土或保温层配合使用，可在不稳定的岩石或土壤条件下提供即时支撑。
③ 钢板或衬砌：应用于受压隧道（例如水电引水道），以承受内部水压。
3. 钢筋和纤维添加剂
① 钢筋和钢纤维：传统的钢筋或钢纤维可提高混凝土的抗拉强度和延展性，有助于控制开裂，并增强抗冲击和火灾引起的剥落的能力。
② 聚丙烯及其他合成纤维：这些材料被添加到喷射混凝土混合物中，以增强耐久性、减少塑性收缩，并提高火灾期间抗爆裂性。
4. 聚合物基材料
聚合物基衬砌和膜：像 AGRUFlex 这样的产品采用先进的聚烯烃和高级树脂，制成柔性防水膜，可以喷涂层或预制片材形式应用。此类系统在防止渗水和腐蚀方面特别有效。
5. 替代材料和预制材料
在某些情况下，诸如石料混凝土、碎石混凝土，甚至预制铸铁块等材料被用于特定隧道段的衬砌。这些替代方案通常根据当地材料的可用性和项目特定的工程要求进行选择。
6. 专用材料
① 防火涂料：膨胀型涂料或膨胀板可在火灾期间保护运输隧道的衬砌。
② 耐腐蚀合金：在腐蚀性环境中（例如含盐地下水），可使用不锈钢或涂层增强材料。
每种材料在应对隧道施工的独特挑战中都发挥着作用——无论是在新奥法（NATM）中利用薄喷射混凝土层来发挥围岩的强度，还是在盾构（TBM）项目中使用预制管片衬砌来确保快速安装和长期耐用性。
