浅析二道梁浅埋大断面黄土隧道特殊施工工法

张树杰

（山西路桥第一工程有限责任公司，山西 太原 030006）

黄土因其具有特殊的成分和性质而在工程地质中占据特殊的地位，其工程特征表现出与普通岩石隧道相当大的差异。尤其是新黄土，土质均匀，较疏松，大孔和虫孔发育，具垂直节理，有较严重的湿陷性。二道梁隧道隧址区位于新黄土覆盖基岩残丘区，梁顶地形平坦，两侧为黄土缓坡，植被稀疏。具有埋深浅、断面大、下穿G109公路和明长城等特点，因此如何有效地控制表沉降成为本工程的关键。

按照加固的范围大小，二道梁隧道的支护方式主要分为两大类：①稳定掌子面的辅助工法；②在较大范围内稳定地层的方法。

1 支护围岩性超前支护

用钢筋、超前小导管等，沿一定间隔和角度打入前方掌子面。其中超前小导管注浆是一种近距离超前预支护方法，适用于掌子面能够短时间稳定或围岩自稳能力很低、少水的地层，将外露端支撑于开挖面后方的钢架上，共同组成预支护系统。

2 改良围岩性

通过向掌子面附近围岩注入水泥和水玻璃浆，改善围岩状况，保证掌子面稳定。

3 发挥锚杆作用

沿开挖面正面，或斜上方安装正面锚杆或斜锚杆，对前方围岩形成预锚固。锚杆主要起3种作用：①悬吊作用；②组合梁作用；③加固作用。锚杆操作简单，施工方便，见效快。

4 喷混凝土加强

喷混凝土加强是指用喷射混凝上封闭掌子面，维持围岩含水量保持不变，并防止围岩上体风化，与正面锚杆同时使用。

第二类工法是在较大范围内稳定地层，即在浅埋隧道中，控制围岩松弛，防止地表下沉的方法。二道梁隧道所应用的该类工法有：管棚法与超前围岩预注浆法。

4.1 管棚法

管棚法是指软弱围岩隧道施工时，在工作面开掘前沿隧道顶部轮廓以一定的间距、沿洞轴以一定的外插角呈外插状布置水平扩散孔（特殊情况下也可沿侧壁轮廓打水平扩散孔），成孔后推入钢管，并通过向钢管压注水泥浆、砂浆或设钢筋笼注入水泥砂浆，增加围岩抗剪强度，使管棚与围岩形成钢管栩架体系，形成孔系管棚作为超前支护，在超前支护条件下边开挖边作初期支护及永久性衬砌。长管棚注浆是一种长距离超前预支护方法，由于超前距离长，刚度大，适用于掌子面不能自稳、含水的地层，常与钢架共同组成预支护系统，控制地表沉降的效果较好，防渗止水的效果较好。二道梁隧道洞口采用了45 m长管棚进洞，管棚材料为Φ108热轧无缝钢管，超前注浆使用了水泥浆。

4.2 超前围岩预注浆

超前围岩预注浆又称深孔注浆，或长孔注浆，是指在特殊困难地段，采用深孔预注浆，在软弱岩层内形成较大范围的的筒状加固区，产生“帷幕”，从而改良土质围岩条件。二道梁隧道采用了地表超前注浆加固，即在隧道开挖前，在K260+940～K260+990处，从地表向隧道方向按梅花形布置间距为1.5 m的垂直钻孔，钻孔中插入Φ127的长管棚，再充填水泥水玻璃浆，在地层中形成棒状加固体，提高围岩抗剪强度。

在浅埋隧道中，控制地表下沉和稳定掌子面是相辅相成的，因而防止地表下沉的方法多与掌子面稳定措施同时使用。二道梁隧道工程将超前小导管注浆、长管棚注浆以及地表注浆加固很好地结合在一起，不仅稳定了掌子面附近的围岩，而且加固了公路和明长城周边地层，有效地控制了地表沉降。