图1  隧道衬砌断面图
        2.黄土隧道避免二衬开裂及路面病害的设计施工综合措施
        2.1设计方面的改进
        2.1.1系统锚杆设计的改进
        过去黄土隧道设计采用早强砂浆锚杆作为系统锚杆，且锚杆垂直于开挖轮廓线布置，一般系统锚杆的设计抗拔力为25KN/m，但是黄土隧道锚杆与土体的摩擦力不如石质隧道的摩擦力大，以及由于施工的局限性，注浆效果难以保证，锚杆抗拔力根本达不到设计要求，为了满足设计抗拔力的要求，往往将锚杆与钢拱架焊接在一起，所以，虽然预留锚杆的抗拔力能够达到要求，但是锚杆自身的抗拔力根本达不到设计的要求，起不到设计预期达到的效果，从而起不到锚杆的悬吊作用和加强拱作用，初期支护变形增加，收敛一时难以稳定，在初期支护变形收敛没有稳定的情况下，施做二次衬砌，导致二衬在初期支护的压力下开裂。
        2.1.2钢拱架设计的改进
        以往的项目黄土隧道钢拱架设计为拱部、边墙、仰拱所有钢拱架采用法兰盘直接焊接，构成一个整体的环形，但是由于黄土隧道仰拱地基承载力不均匀，存在钢拱架与初期支护喷射混凝土整体下沉现象，从而导致路面破坏局部下沉破坏和二次衬砌拱脚开裂。
        本项目隧道为了克服以上问题，对结合设计单位和施工单位的意见，对设计进行了优化，具体从如下两个方面：
        覆盖层厚度小于40m的隧道采用三台阶法开挖，大于40m的隧道采用两台阶法开挖，在每个台阶钢拱架的拱脚设计两根长4mφ60*4的无缝钢管作为锁脚锚管（具体见图2），在钢管内部灌注1:1水泥砂浆，锁脚钢管与钢拱架采用φ22的热轧光圆钢筋箍进行堆焊连接，锁脚钢管与钢拱架环向轴线呈30-45°夹角，呈悬挑状态，每榀钢拱架浅埋段设置锁脚锚管8根32m，深埋段设置锁脚钢管4根16m。从而，充分发挥钢管刚度大的作用，将黄土体对初期支护的作用力再传递到深层次的黄土体中。
        在边墙钢拱架与仰拱钢拱架连接部位，设置三角形斜撑区，增加整个初期支护的受力面积，三角形采用与钢拱架同材质的边长为60cm的等腰三角形，三角形的斜边和直角边采用满焊连接后与原来钢拱架法兰盘连接（具体见图2）。在三角区部位布置3根长6mφ89*6的无缝钢管作为微型钢管桩，钢管桩与钢拱架采用φ22的热轧光圆钢筋箍进行堆焊连接，与钢拱架的环向轴线呈30-45°夹角，在钢管桩内灌注1:1水泥砂浆。利用微型钢管桩将整个初期支护的受到的压力进行分散传向更深层次的土体中，从而减少了初期支护在仰拱地基承载力不均匀时的下沉。

 
         图2 钢拱架及锁脚钢管微型钢管桩设计图
        2.1.3工程造价的比较
        通过对以往黄土隧道采用系统锚杆的设计和本项目采用锁脚锚管和微型钢管桩，并对钢拱架在边墙和仰拱连接部位的微小改动，经造价对比，改进后的设计与原来黄土隧道的设计造价相当，在造价不变的情况下，大大提高了衬砌结构的受力和稳定性。
        2.2施工方面的措施
        2.2.1加强施工前的现场踏勘工作
        施工单位在施工前的技术准备阶段，由施工单位项目技术负责人组织技术人员对黄土隧道的施工图纸进行认真会审，全面熟悉隧道设计图纸，及隧道穿越区及毗邻区的地形地貌。根据设计图纸对隧址区进行现场踏勘，重点对隧道穿越区及50m范围内毗邻区的黄土陷穴、落水洞等进行现场核实，对该范围内的黄土陷穴、落水洞根据不同的部位采取就地取土分层夯实回填处理，并在表面采用厚50cm的5%石灰土高出原地面30cm进行封水，避免地表水下渗。对贯通隧道开挖范围内的落水洞，在初期支护喷射混凝土施工过程中进行穿越，并预埋回填泵送管，待仰拱施工后，采用输送泵泵送5%水泥剂量的粉煤灰进行回填密实，不留空洞。
        2.2.2加强排水设施的施工
        在正式进洞之前，对洞口边坡仰坡以外5m开挖截水沟，将所有水排在隧道影响范围外，然后再开挖进洞。在钻设超前大管棚、超前小导管、锁脚锚管、微型钢管桩的钻孔时采用黄土隧道专用液压钻孔设备，防止水钻钻孔对黄土体的破坏。在防水板的挂设过程中采用无钉热合铺设工艺，电磁焊接技术，避免采用传统热熔焊接工艺对防水板的损伤，提高防排水质量。
        2.2.3加强初期支护喷射混凝土质量
        喷射混凝土采取机械手湿喷工艺，机械手可以按照重量比控制喷射混凝土中速凝剂的掺量，混凝土采用拌合站全自动计量搅拌机进行拌合，并采用混凝土搅拌运输车运输至施工现场，与传统湿喷机械设备相比较，采用机械手喷射混凝土能够确保混凝土计量准确，回弹料减少，喷射混凝土与开挖面接触良好，从根本上避免了空洞的产生，提高了喷射混凝土的质量，并有效减少施工操作人员，降低了喷射混凝土对施工作业人员的身体损害。
        2.2.4认真做好监控量测工作
        与岩石隧道不同，黄土隧道的监控量测的必测项目除了地质和支护状况观测、周边位移、拱顶下沉、浅埋段地表下沉项目外，增加仰拱基底承载力检测项目。通过设计采取措施，与同类地质条件下黄土隧道的变形速率和总的变形量相比较，显著减小，拱顶下沉速率在0.2-2mm/d，累计总的收敛沉降量最大为53mm。原来黄土隧道的累计变形量达150mm之多。
        2.2.5加强二次衬砌的施工质量
        二次衬砌采用湿式带模注浆整体式液压衬砌台车，在初期支护变形量达到推算总变形量的90%以上时施做二次衬砌。二衬钢筋采用专门的钢筋定位台架，严格控制两层钢筋网的层距和主筋间距，确保二衬钢筋的位置符合设计及规范要求。在衬砌混凝土初凝之前，利用模板台车上的预留注浆孔对二次衬砌拱顶压注与衬砌混凝凝土相同水灰比的水泥净浆，避免初期支护与二次衬砌之间形成空洞。
        2.2.6改进仰拱的施工工艺
        仰拱采用钢栈桥全断面整体浇筑法，仰拱开挖严格按照设计弧度开挖，在用机械开挖到距离设计线20cm时，改用人工开挖，避免机械开挖造成超挖。仰拱模板采用弧形面板钢模板，确保仰拱混凝土能够振捣密实。传统仰拱施工仰拱只采用堵头模板，仰拱面上不使用模板，导致仰拱混凝土振捣不密实。
        3.结束语
        通过本项目黄土隧道的设计改进及在施工中采用先进的施工机械设备，提高工程施工质量，为今后黄土隧道的设计施工提供一定的参考，相信通过不断的总结提高，黄土隧道衬砌开裂、路面破坏等病害会得到彻底有效的解决，在提高耐久性的同时，确保运营的安全。
参考文献
1.《G309线金崖至河口公路工程施工图设计》；
2.《公路隧道施工技术规范》（JTG F60-2009）;
3.《公路隧道施工技术细则》（JTGT F60-2009）;
4.《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）;
5.《公路隧道设计细则》（JTGT D70-2010）;
6.《公路隧道养护技术规范》（JTG H12-2015）;
7.《黄土公路隧道工程》（康军  编  人民交通出版社  2011年版）。