富水黃土隧道圍巖大變形控制技術研究
——以銀百高速甜永段榆林子隧道為例

梁慶國,陳星宇，劉曉杰，孫緯宇

(蘭州交通大學土木工程學院,甘肅 蘭州 730070)

近年來，隨著“西部大開發”戰略和“一帶一路”倡議的深入推進，我國西北地區的交通基礎設施建設迎來了空前的發展，黃土隧道的數量也在不斷增加。由于黃土具有結構疏松、大孔隙、水敏性等特點，在富水段施工時極易產生涌水突泥、塌方冒頂、大變形等工程災害，給現場施工帶來了巨大的難題與挑戰。如銀西高鐵驛馬一號隧道[1]、上閣村隧道[2]、賈家灣隧道[3]、蒙華鐵路郭旗隧道[4]、通定高速團結隧道[5]、西會高速龐灣隧道[6]、西安地鐵5號線暗挖隧道[7]、二莊科隧道[8]、古成嶺隧道[9]、寶蘭客專石鼓山隧道[10]、吉河高速喬原隧道[11]和付家窯隧道[12]等，都屬于富水黃土隧道，其在開挖時多采用臺階法進行施工，施工過程中均出現了隧道圍巖大變形、掌子面滲涌水涌泥、初期支護結構破壞、仰拱開裂等工程災害，針對富水黃土隧道病害的治理措施主要是通過隧道圍巖注漿加固、地表降水、支護結構加固等途徑來實現。本文以銀百高速甜永段榆林子富水黃土隧道為依托，對該富水黃土隧道圍巖變形特征進行現場監測與分析，利用MIDAS-GTS-NX有限元分析軟件對大管棚+超前注漿小導管支護、基底旋噴樁支護、拱腳鋼管樁+基底旋噴樁支護、帷幕注漿加固4種加固措施下隧道圍巖變形及支護結構的力學效應進行數值模擬與分析，并對采取帷幕注漿加固措施的隧道加固效果進行現場測試與論證，以為富水黃土隧道工程的理論研究和設計施工提供依據。

1 工程背景

1. 1 隧道工程概況

圖1 榆林子隧道地理位置圖Fig.1 Location of Yulinzi tunnel

1. 2 隧道結構設計

榆林子隧道全段處于Ⅴ級富水圍巖中，初期支護由鋼拱架、鋼筋網和噴射混凝土組成，二襯采用50 cm厚C30鋼筋混凝土，二襯環向主筋Φ22 mm、間距為20 cm。該隧道支護結構設計圖，見圖3。

圖2 榆林子隧道右線縱斷面圖[14]Fig.2 Longitudinal section of right line of Yulinzi tunnel[14]

圖3 榆林子隧道支護結構設計圖[14]Fig.3 Design drawing of support structure of Yulinzi tunnel[14]

1. 3 現場施工特點與難點

1.3.1 地下水豐富

榆林子隧道YK280+265～YK280+630段處于極強濕陷性深厚富水黃土地質帶，隧道洞身圍巖平均含水率在25.7%～27.0%之間，屬于飽和黃土，土體基本呈軟塑甚至流塑狀(見圖4)?？辈炱陂g地下水水位埋深約為54 m，水位線位于隧道開挖斷面以上。根據《鐵路工程水文地質勘察規程》中的經驗公式，可計算得到隧道的涌水量。其計算公式如下：

Qs=LKH(0.676-0.006K)

(1)

Qo=L(0.025 5+1.922 4KH)

(2)

式中：Qs為隧道正常涌水量(m3/d)；Qo為隧道最大涌水量(m3/d)；L為隧道長度(m)，取1 985 m；H為自然情況下含水層厚度(m)，隧道洞底以上潛水含水層的厚度取20.0 m；K為巖層滲透系數(m/s)，取0.05 m/s。

圖4 榆林子隧道YK280+265～YK280+630段滲水情況Fig.4 Water seepage of tunnel in Yulinzi tunnel YK280+ 265～YK280+630 section

根據式(1)、(2)，可計算得到隧道正常涌水量為1 341.26 m3/d，隧道最大涌水量為3 866.58 m3/d。

1.3.2 隧道圍巖強度低

圖5 地表塌陷[15]Fig.5 Surface collapse[15]

圖6 地表開裂Fig.6 Surface cracking

1.3.3 隧道圍巖變形大、變形速率快

榆林子隧道圍巖變形不僅大，而且變形速率極快，由現場監測的隧道圍巖變形數據可知，伴隨著每層臺階的開挖，隧道拱頂沉降速率都會突然增加，在上臺階開挖之后的5 d內，其變形速率最大，隧道拱頂沉降速率最大可達到20.5 mm/d，直到仰拱閉合之后隧道拱頂的沉降速率才會趨于穩定狀態，最終隧道拱頂累計沉降量可達308 mm。

2 隧道圍巖變形特征現場監測與分析

對隧道圍巖進行監控量測是隧道安全施工的重要保證，根據隧道圍巖變形的現場實測數據可以判斷隧道圍巖的穩定性，從而指導隧道的下一步施工[16]。本文以榆林子隧道YK280+265.45斷面為例，根據隧道圍巖變形的現場監測數據繪制了該斷面拱頂沉降和周邊收斂的時程曲線，見圖7。隧道變形控制基準采用《黃土公路隧道設計施工技術規范》(DB62/T 4131—2020)的要求，隧道洞內邊墻水平收斂推薦基準值為(0.1～0.2)D%，隧道洞內拱頂下沉推薦基準值為(0.6～1.6)D%(其中D為開挖洞室最大跨度)。隧道圍巖變形的穩定性判斷標準為：若U≤U0時，隧道處于穩定狀態；若U>U0時，隧道處于失穩狀態。其中，U為隧道圍巖位移實測值(mm)，U0為隧道圍巖極限相對位移值(mm)。隧道拱頂沉降和周邊收斂控制基準分別按最大控制基準取值，分別為1.6D%、0.2D%，經計算可得榆林子隧道拱頂控制基準值為202.24 mm，周邊收斂控制基準值為25.25 mm。

圖7 榆林子隧道YK280+265.45斷面拱頂沉降和 周邊收斂的時程曲線[14]Fig.7 Time-history curves of vault subsidence and peripheral convergence of YK280+265.45 section of Yulinzi tunnel[14]

由圖7可知：榆林子隧道YK280+265.45斷面持續監測時間為48 d，隧道拱頂累計沉降量為308 mm，已經超過隧道拱頂沉降控制基準值202.24 mm，隧道周邊收斂累計收斂量為127.7 mm，已經超出隧道周邊收斂控制基準值25.25 mm；當上臺階開挖完成時，隧道拱頂累計沉降量達到70.07 mm，約占隧道總沉降量的26.87%,最大沉降速率為20 mm/d，隧道周邊收斂累計收斂量達到33.72 mm，約占隧道總收斂量的26.41%，最大收斂速率為14.3 mm/d，該階段為變形快速發展階段；中臺階至下臺階開挖結束后，隧道拱頂累計沉降量達到284.65 mm，占隧道總沉降量的92.42%，隧道周邊收斂累計收斂量達到112.78 mm，約占隧道總收斂量的88.32%，該階段內變形還在不斷發展，處于變形發展階段[17]；當仰拱閉合后，隧道拱頂沉降和周邊收斂速率都控制在5 mm/d以下，該階段為變形穩定階段。

合理的回歸函數模型能夠反映隧道圍巖變形監測數據的規律，根據所得的規律可評價隧道圍巖的穩定性以及預測隧道圍巖最終的累計變形值，因此有必要對所監測的隧道圍巖變形數據進行回歸擬合。通過對榆林子隧道YK280+265.45斷面拱頂沉降和周邊收斂曲線(見圖7)進行擬合分析發現，該富水黃土隧道的拱頂沉降和周邊收斂曲線可用修正的指數函數來進行擬合。修正的指數函數可表示為

u=A-Be-Ct

(3)

式中：u為隧道累計變形量預測值(mm)；t為監測時間(d)；A、B、C為回歸系數,對于拱頂沉降曲線，A=333.12、B=359.41、C=0.064，對于周邊收斂曲線，A=137.63、B=136.09、C=0.069。

根據式(3)，可計算得到：榆林子隧道YK280+265.45斷面拱頂沉降量預測值與實測值相差為25.12 mm，誤差率為8.15%，相關性系數達到0.989；其周邊收斂量預測值與實測值相差為9.93 mm，誤差率為7.29%，相關性系數達到0.99。可見，修正的指數函數對于富水黃土隧道圍巖變形的預測較為合適。

3 隧道圍巖大變形控制技術的加固效果數值模擬與分析

為了探討不同控制技術對于富水黃土隧道圍巖變形控制的加固效果，以榆林子隧道實際工程為背景，采用MIDAS-GTS-NX有限元分析軟件對該隧道圍巖大變形控制技術的加固效果進行數值模擬與分析。本次建模計算采用的MIDAS-GTS-NX軟件是常用的關于巖土與隧道的有限元分析軟件，其集合了目前很多有關巖土與隧道分析軟件的優點，且功能強大，即具有中文操作界面、直觀的前處理功能、多種分析功能、豐富的本構模型以及簡潔且全面的后處理功能，已經被廣泛應用于世界很多大型的巖土與隧道工程[18]。

3. 1 建模及參數選取

為了減小邊界條件的影響，提高模型計算的精度，隧道上部取實際埋深，隧道下部取3倍洞高，隧道左右兩側各取5倍洞徑，模型厚度取39 m。土體本構模型采用摩爾庫倫本構模型，襯砌及支護結構采用線彈性模型；模型尺寸為150 m×150 m×39 m；有限元網格生成的單元數為53 068個，節點數為45 387個。在模型側部、底部均設置總節點水頭為96 m，在隧道開挖面處設置壓力水頭為0的邊界條件，模型地表設置為自由面。榆林子隧道整體三維數值模型見8(a),大管棚+超前注漿小導管支護、基底旋噴樁支護、拱腳鋼管樁+基底旋噴樁支護、帷幕注漿加固4種加固措施的計算模型，見8(b)～圖8(e)。

圖8 榆林子隧道加固措施計算模型Fig.8 Calculation model of reinforcement measures for Yulinzi tunnel

在隧道的施工過程中，大管棚+超前注漿小導管支護并不是單根梁的支撐作用，而是共同形成一個承載拱，依靠著管棚的承載拱效應起到預支護的作用。在一定的注漿壓力條件下，隧道圍巖中的水和空氣可以被漿液代替，并與巖土體發生化學膠結作用，從而改善巖土體的物理力學參數[19-22]。因此，大管棚+超前注漿小導管支護加固措施等效為隧道拱頂120°范圍內采用注漿加固，注漿厚度為1.2 m，在施工階段通過改變單元屬性來模擬。基底旋噴樁、拱腳鋼管樁+基底旋噴樁支護時，鋼管樁采用植入式桁架單元進行模擬，旋噴樁參考大量實際工程，最終確定旋噴樁采用的參數為：直徑0.6 m，樁長 6 m，間距1.2 m×1.2 m，采用梅花形布置。帷幕注漿加固是利用液壓、氣壓或其他方法，通過注漿鉆孔將具有膠凝能力的漿液注入土層中的裂隙、空隙和空洞中，將其中的水分和空氣趕走，將原來松散的土?；蛄严赌z結成整體，形成一個結構新、強度大、防水性能強和化學穩定性良好的結石體，以達到加固地層和防滲堵漏的目的[23]。針對上述加固措施進行數值模擬時主要通過在隧道施工階段改變隧道周圍3 m范圍內土體單元屬性來實現。

表1 榆林子隧道土層和支護結構參數取值

3. 2 數值模擬結果與分析

3.2.1 隧道圍巖變形分析

對于榆林子隧道圍巖變形控制，本文共采取了4種加固措施，模擬得到不同加固措施下該隧道拱頂沉降的變化曲線,見圖9。

圖9 不同加固措施下榆林子隧道拱頂沉降的變化曲線Fig.9 Variation curves of crown settlement of Yulinzi tunnel under different reinforcement measures

由圖9可知：現場監測未加固狀態下隧道拱頂沉降為308.00 mm，數值模擬未加固狀態下隧道拱頂沉降達到348.04 mm，其與實際監測值相比增加了40.04 mm，相對誤差為13%，誤差在可接受范圍之內，證明了所建模型的合理性；采用大管棚+超前注漿小導管支護加固后，隧道拱頂沉降較未加固時減少了70.04 mm；采用基底旋噴樁支護加固后，隧道拱頂沉降較未加固時減少了80.62 mm；采用拱腳鋼管樁+旋噴樁支護加固后，隧道拱頂沉降較未加固時減少了85.62 mm；采用帷幕注漿加固后，隧道拱頂沉降較未加固時減少了238.69 mm，其對隧道拱頂沉降的控制效果最為明顯。

本文模擬得到不同加固措施下榆林子隧道周邊收斂的變化曲線，見圖10。

圖10 不同加固措施下榆林子隧道周邊收斂的變化曲線Fig.10 Variation curves of peripheral convergence of Yulinzi tunnel under different reinforcement measures

由圖10可知：采用大管棚+超前注漿小導管支護加固后,隧道周邊收斂較未加固時減少了70.01%；采用基底旋噴樁支護加固后，隧道周邊收斂較未加固時減少了72.97%；采用拱腳鋼管樁+基底旋噴樁支護加固后，隧道周邊收斂較未加固時減少了83.82%；采用帷幕注漿加固后，隧道周邊收斂較未加固時減少了86.50%，其對隧道周邊收斂的控制效果最為明顯。

綜合分析來看，采取大管棚+超前注漿小導管、拱腳鋼管樁+基底旋噴樁支護加固措施對隧道拱頂沉降有一定的控制效果，但兩者最終拱頂沉降值都已經超過富水黃土隧道拱頂沉降控制基準值?？梢姡邳S土隧道富水段采用帷幕注漿加固更為合適。

模擬得到加固前后榆林子隧道洞周豎向位移的變化曲線，見圖11。

圖11 加固前后榆林子隧道洞周豎向位移的變化曲線 (單位：mm)Fig.11 Variation curves of vertical displacement around Yulinzi tunnel before and after reinforcement (unit:mm)

由圖11可知：4種加固措施都對隧道拱頂沉降控制起到了一定的作用，在隧道仰拱隆起控制方面，帷幕注漿加固措施的控制效果最佳，從未加固時隧道隆起401 mm降至152 mm；但大管棚+超前注漿小導管支護加固措施對于隧道仰拱隆起的治理效果甚微，仰拱隆起量僅僅減少了52.72 mm。

4種加固措施下榆林子隧道不同施工階段圍巖變形占比的統計結果，見圖12。

圖12 4種加固措施下榆林子隧道不同施工階段圍巖 變形占比的統計圖Fig.12 Proportion of surrounding rock deformation in different construction stages of Yulinzi tunnel under four different reinforcement measures

由圖12可以看出:上臺階開挖階段，各種加固措施下隧道圍巖變形的占比為7.64%～46.2%，其中大管棚+超前注漿小導管支護加固措施在上臺階開挖階段隧道圍巖產生的變形占比最??；在中臺階開挖階段，各種加固措施下隧道圍巖變形的占比為13.8%～34.2%；在下臺階開挖階段，各種加固措施下隧道圍巖變形的占比為16.3%～59.8%，其中大管棚+超前注漿小導管支護加固措施在該階段內隧道圍巖變形的占比最大，為59.8%，這說明該加固措施在開挖前期能有效控制隧道圍巖變形，但一旦拱腳部位受到擾動后其變形將會加劇，因此在隧道拱腳部位開挖時，應及時對其做好加固措施。

3.2.2 隧道圍巖縱向位移分析

在隧道修建過程中，由于隧道圍巖的擾動及支護結構的施作并產生支護抗力，其位移場與應力場都在發生變化，由掌子面開挖造成的隧道圍巖變形具有一定的空間效應。然而，在實際施工中由于受到技術條件的限制，無法對隧道圍巖變形進行空間上的分析，只能依托數值模擬進行研究。本文模擬得到不同加固措施下榆林子隧道拱頂沉降量隨掌子面距離的變化曲線，見圖13。

圖13 不同加固措施下榆林子隧道拱頂沉降隨掌 子面距離的變化曲線Fig.13 Variation curves of tunnel crown settlement with Yulinzi tunnel face distance under different reinforcement measures

由圖13可知：隨著掌子面與監測斷面距離的減小或增大，掌子面的開挖對隧道監測斷面拱頂沉降的影響在增大或減小，且在掌子面與監測斷面相距大約為2D時，隧道拱頂沉降基本上已經趨于穩定狀態；在考慮地下水且未施加任何加固措施的情況下，隧道拱頂先前的沉降量已經占總拱頂沉降量的45%，即在監測斷面未開挖之前，該斷面處的拱頂已經產生了很大的變形；采取了一系列加固措施后，隧道監測斷面處拱頂先前的沉降量占拱頂總沉降量的比例有了明顯的減小，采取大管棚+超前注漿小導管支護、基底旋噴樁支護、拱腳鋼管樁+基底旋噴樁支護、帷幕注漿加固后，隧道監測斷面處拱頂先前的沉降量占拱頂總沉降量的比例分別為35.80%、30.01%、29.05%、21.55%，可見帷幕注漿加固措施對于富水黃土隧道圍巖變形的控制效果最佳。

由圖13還可知，每個施工步驟的進行，都會引起隧道圍巖變形速率的改變。為了進一步了解開挖步與隧道圍巖變形的規律，采用變位分配法原理，分析每個施工步驟變形所占的比例，其統計結果見表2。

由表2可知：每個施工步驟的完成都會引起隧道圍巖發生大的變形，所以隧道開挖完成后應及時進行支護，以控制隧道圍巖的變形；除此之外，仰拱的閉合也是隧道圍巖變形的控制性節點，而盡早封閉成環對于控制隧道圍巖變形具有重要的意義。

表2 4種加固措施下隧道不同施工階段圍巖變形比例的統計結果

通過對隧道拱頂沉降隨掌子面距離的變化曲線進行擬合發現，隧道拱頂沉降空間效應曲線與Boltzmann曲線規律吻合度較高[24]，相關性系數達到0.997 2。在富水黃土隧道中采用三臺階七步開挖法，由于空間效應的影響，其拱頂沉降空間效應曲線可表示為

(4)

式中：u(x)為隧道拱頂沉降量(mm)；x為掌子面距離監測斷面的距離(m)；A、B、C、D為常數，與隧道圍巖參數、初始地應力場、隧道開挖方法、隧道支護措施等有關。

3.2.3 隧道仰拱填充層受力分析

本文模擬得到加固前后榆林子隧道填充層最大主應力的變化曲線，見圖14。

圖14 加固前后榆林子隧道填充層最大主應力的變化 曲線Fig.14 Change curves of maximum principal stress of backfill layer of Yulinzi tunnel before and after reinforcement

由圖14可知：隧道仰拱填充層單元的最大主應力在隧道中心位置兩側基本成對稱分布，最大主應力從隧道仰拱中心處向兩邊依次減小；隧道仰拱中心處未加固時仰拱填充層的最大拉應力為1 128 kPa，已經超過了C25混凝土的抗拉強度，易造成隧道仰拱開裂，這與現場的實際情況類似，其原因可能與隧道仰拱的隆起有關，由于隧道圍巖軟化對隧道仰拱填充層應力的影響較大，因此在現場施工過程中應及時清除隧道仰拱填充層附近的積水，避免圍巖遇水軟化，出現仰拱底鼓破壞；采用大管棚+超前注漿小導管支護加固后，隧道仰拱處的最大主應力為1 005 kPa，相比未加固時最大主應力減小了223 kPa，說明大管棚+超前注漿小導管支護加固對于隧道仰拱處的治理效果甚微；采用基底旋噴樁支護、拱腳鋼管樁+基底旋噴樁支護、帷幕注漿加固后，隧道仰拱處的最大主應力分別為842 kPa、820 kPa、795 kPa，較未加固時最大主應力分別減小了386 kPa、408 kPa、433 kPa，說明這3種加固措施有效地控制了隧道仰拱的開裂，同時也抑制了隧道仰拱的隆起。

3.2.4 隧道初襯最大主應力分析

本文模擬得到加固前后榆林子隧道初襯各個位置處最大主應力的變化曲線，見圖15。

圖15 加固前后榆林子隧道初襯最大主應力的變化 曲線(單位：kPa)Fig.15 Change curves of maximum principal stress of primary lining of Yulinzi tunnel before and after reinforcement (unit:kPa)

由圖15可知：隧道初襯的最大主應力基本呈對稱分布，呈現出“兩頭大，中間小”的特征；未加固時隧道初襯拱頂、左右拱肩、仰拱中心、左右拱腳處的最大主應力分別為963.02 kPa、773.50 kPa、876.99 kPa、1 554.96 kPa、849.85 kPa、1 175.40 kPa，隧道仰拱中心處有被拉裂的風險；采用大管棚+超前注漿小導管支護加固后，隧道拱頂、左右拱肩處最大主應力分別為380.02 kPa、350.83 kPa、432.42 kPa，較未加固時分別減小了60.5%、54.6%、50.7%，這是由于小導管經過高壓注漿后，水泥漿液入滲充填了原本圍巖中的裂隙形成了加固圈，同時管棚形成了較好的拱殼支撐結構，加強了隧道拱部圍巖的力學參數，使得隧道拱部圍巖具有一定的自承能力，從而使得隧道拱頂及左右拱肩位置的圍巖壓力減小，進一步減小了隧道初襯的最大主應力，但該加固措施對于隧道仰拱處的治理效果欠佳；采用基底旋噴樁支護、拱腳鋼管樁+基底旋噴樁支護加固后，隧道仰拱中心及左右拱腳處的最大主應力有明顯的減小，有效抑制了隧道仰拱初襯結構的開裂；采用帷幕注漿加固后的控制效果最為明顯，隧道拱頂、左右拱肩、仰拱中心、左右拱腳處的最大主應力分別為293.65 kPa、179.54 kPa、203.56 kPa、937.25 kPa、563.16 kPa、779.33 kPa，較未加固時分別減小了69.50%、76.78%、76.79%、39.72%、33.73%、33.69%，其原因為采取帷幕注漿加固措施后，隧道圍巖土體中的孔隙、裂隙、節理等被充填密實，使土體可塑性提高，注漿區域的土體將會固結形成一定的隔障，改變了地下水的滲流路徑，提高了原開挖土體的自穩性和承載力，從而使得隧道初期支護結構受到的圍巖壓力減小，確保了隧道初期支護結構的安全穩定。

4 隧道帷幕注漿加固效果現場觀測與論證

采取帷幕注漿加固措施對榆林子富水黃土隧道進行加固處理，現場帷幕注漿加固效果見圖16。

圖16 榆林子隧道現場帷幕注漿加固效果圖Fig.16 Effect drawing of on-site curtain grouting reinforcement of Yulinzi tunnel

由圖16可見,由于高壓注漿的填充、擠密、劈裂、固結以及隔障作用[25]，使得原土層內的孔隙、裂縫、節理等被水泥漿充填并擠壓密實，地下水的滲流通道得到控制，隧道圍巖的滲透性變小、穩定性增強，可確保隧道安全施工。

本文模擬得到帷幕注漿加固措施下榆林子隧道YK280+396斷面拱頂沉降和周邊收斂的時程曲線,見圖17。

圖17 帷幕注漿加固措施下榆林子隧道YK280+396斷面拱頂沉降和周邊收斂的時程曲線Fig.17 Time history curves of crown settlement and peripheral convergence at YK280+396 section of Yulinzi tunnel under curtain grouting reinforcement measures

由圖17可知，隧道YK280+396斷面采取帷幕注漿加固后，隧道拱頂沉降和周邊收斂均有了明顯的減小，其最終的拱頂沉降和周邊收斂穩定值均小于基準控制值，進一步論證了帷幕注漿加固措施在富水黃土隧道地層中的適用性。

5 結 論

針對富水黃土隧道圍巖大變形問題，本文以銀百高速甜永段榆林子隧道為依托，提出了大管棚+超前注漿小導管支護、基底旋噴樁支護、拱腳鋼管樁+基底旋噴樁支護、帷幕注漿加固4種加固措施，并采用MIDAS-GTS-NX有限元軟件對4種加固措施的控制效果進行了對比分析與論證，得到如下結論：

(1) 通過對榆林子隧道YK280+265.45斷面的監測數據分析表明，富水黃土隧道圍巖變形都表現出變形快速發展—變形持續發展—變形穩定3個階段的變化趨勢，并且可利用指數函數模型對富水黃土隧道圍巖變形進行預測。

(2) 對大管棚+超前注漿小導管支護、基底旋噴樁支護、拱腳鋼管樁支護、帷幕注漿加固4種加固措施的數值模擬計算結果表明：大管棚+超前注漿小導管支護加固后,隧道拱頂沉降較未加固時減少了20.11%；采用基底旋噴樁支護加固后，隧道拱頂沉降較未加固時減少了23.16%;采用拱腳鋼管樁+基底旋噴樁支護加固后,隧道拱頂沉降較未加固時減少了24.60%；采用帷幕注漿加固后，隧道拱頂沉降較未加固時減少了68.58%,其對于隧道拱頂沉降的控制效果最為明顯；采用大管棚+超前注漿小導管支護、基底旋噴樁支護、拱腳鋼管樁+基底旋噴樁支護、帷幕注漿加固后,隧道拱頂先前的沉降量占總沉降量的比例分別為35%、30%、29%、21%；從隧道拱頂沉降和周邊收斂兩方面控制效果來講，帷幕注漿加固措施對于富水黃土隧道圍巖變形的控制效果最佳。通過對隧道拱頂沉降隨掌子面距離的變化曲線進行擬合發現，隧道拱頂沉降空間效應曲線用Boltzmann曲線擬合精度最好。

(3) 采取基底旋噴樁支護、拱腳鋼管樁+基底旋噴樁支護加固措施能有效控制隧道仰拱的隆起及開裂，采取大管棚+超前注漿小導管支護加固措施對于隧道拱頂周邊圍巖的加固效果較為明顯，減小了隧道初襯拱頂及左右拱肩處的最大主應力。但兩種加固措施都存在相應的缺陷，而采取帷幕注漿加固措施后，無論是隧道圍巖的變形，還是隧道支護結構的受力都有了明顯的減小。從現場實際應用效果來看，帷幕注漿加固技術在高含水率黃土地層隧道開挖中控制隧道圍巖變形的加固效果良好，具有較好的工程參考價值，建議在黃土隧道富水段的施工采用帷幕注漿技術進行超前預加固，以提高施工安全性和工效。