淺析二道梁淺埋大斷面黃土隧道特殊施工工法

張樹杰

（山西路橋第一工程有限責任公司，山西 太原 030006）

黃土因其具有特殊的成分和性質而在工程地質中占據特殊的地位，其工程特征表現出與普通巖石隧道相當大的差異。尤其是新黃土，土質均勻，較疏松，大孔和蟲孔發育，具垂直節理，有較嚴重的濕陷性。二道梁隧道隧址區位于新黃土覆蓋基巖殘丘區，梁頂地形平坦，兩側為黃土緩坡，植被稀疏。具有埋深淺、斷面大、下穿G109公路和明長城等特點，因此如何有效地控制表沉降成為本工程的關鍵。

按照加固的范圍大小，二道梁隧道的支護方式主要分為兩大類：①穩定掌子面的輔助工法；②在較大范圍內穩定地層的方法。

1 支護圍巖性超前支護

用鋼筋、超前小導管等，沿一定間隔和角度打入前方掌子面。其中超前小導管注漿是一種近距離超前預支護方法，適用于掌子面能夠短時間穩定或圍巖自穩能力很低、少水的地層，將外露端支撐于開挖面后方的鋼架上，共同組成預支護系統。

2 改良圍巖性

通過向掌子面附近圍巖注入水泥和水玻璃漿，改善圍巖狀況，保證掌子面穩定。

3 發揮錨桿作用

沿開挖面正面，或斜上方安裝正面錨桿或斜錨桿，對前方圍巖形成預錨固。錨桿主要起3種作用：①懸吊作用；②組合梁作用；③加固作用。錨桿操作簡單，施工方便，見效快。

4 噴混凝土加強

噴混凝土加強是指用噴射混凝上封閉掌子面，維持圍巖含水量保持不變，并防止圍巖上體風化，與正面錨桿同時使用。

第二類工法是在較大范圍內穩定地層，即在淺埋隧道中，控制圍巖松弛，防止地表下沉的方法。二道梁隧道所應用的該類工法有：管棚法與超前圍巖預注漿法。

4.1 管棚法

管棚法是指軟弱圍巖隧道施工時，在工作面開掘前沿隧道頂部輪廓以一定的間距、沿洞軸以一定的外插角呈外插狀布置水平擴散孔（特殊情況下也可沿側壁輪廓打水平擴散孔），成孔后推入鋼管，并通過向鋼管壓注水泥漿、砂漿或設鋼筋籠注入水泥砂漿，增加圍巖抗剪強度，使管棚與圍巖形成鋼管栩架體系，形成孔系管棚作為超前支護，在超前支護條件下邊開挖邊作初期支護及永久性襯砌。長管棚注漿是一種長距離超前預支護方法，由于超前距離長，剛度大，適用于掌子面不能自穩、含水的地層，常與鋼架共同組成預支護系統，控制地表沉降的效果較好，防滲止水的效果較好。二道梁隧道洞口采用了45 m長管棚進洞，管棚材料為Φ108熱軋無縫鋼管，超前注漿使用了水泥漿。

4.2 超前圍巖預注漿

超前圍巖預注漿又稱深孔注漿，或長孔注漿，是指在特殊困難地段，采用深孔預注漿，在軟弱巖層內形成較大范圍的的筒狀加固區，產生“帷幕”，從而改良土質圍巖條件。二道梁隧道采用了地表超前注漿加固，即在隧道開挖前，在K260+940～K260+990處，從地表向隧道方向按梅花形布置間距為1.5 m的垂直鉆孔，鉆孔中插入Φ127的長管棚，再充填水泥水玻璃漿，在地層中形成棒狀加固體，提高圍巖抗剪強度。

在淺埋隧道中，控制地表下沉和穩定掌子面是相輔相成的，因而防止地表下沉的方法多與掌子面穩定措施同時使用。二道梁隧道工程將超前小導管注漿、長管棚注漿以及地表注漿加固很好地結合在一起，不僅穩定了掌子面附近的圍巖，而且加固了公路和明長城周邊地層，有效地控制了地表沉降。