随着我国交通隧道的蓬勃发展,近年来隧道穿越山区、河谷等地形的情况屡见不鲜,隧道浅埋段的出现频率愈发增高;隧道浅埋段因易发塌方、涌水等地质灾害往往成为隧道建设的关键区段,通常需要进行加固处理。地表高压旋喷桩法在隧道浅埋段软弱围岩加固中展现出的加固效果好、适用地层范围广等优点使其逐渐受到重视;但由于相关应用起步较晚,目前的应用和研究相对较少,其加固机理尚不明晰。随着我国“一带一路”战略的深入及“十四五”规划的逐步实施,隧道工程的发展将愈发欣荣;地表高压旋喷桩加固方法具有广阔的应用前景。对高压旋喷桩喷射流及浆液作用的深入认识是正确研究其加固机理的重要前提,而对宏观加固机理的理解则直接影响着设计方法的合理性。基于以上认识,论文在对高压旋喷桩喷射流及浆液作用进行深入分析的前提下,依托工程实例采用理论推导、数值模拟、室内试验、现场监测等手段对隧道浅埋段软弱围岩地表高压旋喷桩加固的机理进行深入分析,利用数值模拟方法对高压旋喷桩的设计方法进行研究;研究结果有利于加深对高压旋喷桩技术的认识并提供一种设计方法,对于促进相关工程设计思路及设计参数的合理化具有重要意义。主要研究工作及成果如下:（1）结合理论分析和对既有的高压旋喷桩相关研究的总结,对高压旋喷桩喷射流的破坏作用及浆液的挤压作用进行了分析。喷射流的破坏作用包括对岩土体的切割置换作用和搅拌混合作用,两种作用下浆土形成混合固结体;浆液对土体的挤压作用可使土体变得更加密实。对于碎石土、破碎砂岩等渗透性较强的地层,通过建立理论分析模型,基于理论分析和室内试验,推导了考虑浆液渗流迂曲度的渗透充填范围、渗透充填区岩土体强度提高幅度、渗透充填区岩土体渗透系数降低幅度的估算公式。（2）结合既有研究对高压旋喷桩浆液固结成桩过程及桩体对地层的改善作用进行了分析。高压旋喷桩是在喷射流的破坏作用下随着浆液的固化而形成的;桩体的形成可提升地层整体性、强度、抗渗性,在隧道开挖前即可起到降低围岩级别的作用。（3）结合数值模拟和对加固区的现场监测等手段,研究了高压旋喷桩加固区在隧道开挖后的横断面受力模式、纵断面受力模式。在围岩横断面,部分桩体随着隧道拱形断面的开挖可与桩间土共同受力,发挥出拱结构的特性;另一部分桩体可减小土层松动范围,发挥类似围护桩的特性。在围岩纵断面,桩体可阻挡掌子面前方土体向临空面的挤出,从而在降低掌子面土体位移的同时减小了掌子面附近支护结构所受围岩压力。总体上,桩体的存在使开挖后围岩的受力模式得到改善,围岩自承能力得到提高。通过对加固区孔隙水压力的现场监测分析,发现当桩间距较小时,即使桩体未咬合,群桩施作后在宏观上也具有阻水作用,可发挥多排“有缺陷的帷幕”的功能,使地下水难以渗入加固区。基于对高压旋喷桩在隧道浅埋段各项改善作用的研究,分析了加固区开挖后围岩压力减小、支护结构位移减小、洞内开挖后渗水量减小、掌子面位移减小等宏观加固表现的发生机理。（4）结合隧道浅埋段地表高压旋喷桩加固的宏观机理研究及对多种设计工况的数值模拟分析,建议了无特殊防渗要求时高压旋喷桩在隧道浅埋段软弱围岩地表加固中的设计思路及方法:对于竖向加固范围设计,埋深大于10 m时桩体仅施作至超出隧道开挖轮廓线0.6倍埋深,埋深大于6 m小于10 m时桩体仅施作至超出隧道开挖轮廓线6 m,埋深小于6 m时施作至地表;对于横向加固范围设计,在轮廓边线两侧施作2根或3根边桩;对于桩体直径设计,在0.6 m～0.9 m范围内取值,埋深越小时取小值;对于桩间距设计,不得高于2倍桩径,无较高防渗要求时可选1.5～2倍桩径。根据对各工况数值模拟结果的分析,建议的四种关键参数的设计方法可同时适用。