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摘要：穿越浅埋段是山区高速公路特长隧道施工中的关键风险点之一，浅埋段岩石破碎、地质复杂、围岩基本处于松散状态，在施工过程中稍有不慎，可能出现塌方、涌水等灾害，极大的增加了施工的危险性。本文通过对临金高速英公特长隧道浅埋段的施工分析，从地表排水、预支护、洞身掘进支护、二次衬砌等工序对浅埋段施工参数要求进行说明，为后续类似隧道浅埋段工程提供了一定的借鉴作用。
关键词：特长隧道;浅埋段;振动监测
前言：
近年来，高速公路、铁路等基础建设蓬勃发展。山区高速公路隧道浅埋段为公路施工中较为困难的施工阶段，对技术上的要求比较高，因此，浅埋段隧道施工应缩短单次掘进长度、减少爆破炸药用量、加强支护、加强量测等原则。以英公隧道浅埋段的施工为例，介绍了在保证安全和质量的前提下，隧道浅埋段施工的相关技术。
1 工程概况
临金高速公路第TJ01标段里程范围为ZK0+000-ZK24+100，全长24.1km。英公隧道起讫里程ZK9+743-ZK14+195，全长4452m，英公隧道穿越东北-西南向低山，本段隧道最高海拔391.2m，山体总体往东北向延伸，两侧沟谷发育弱。
浅埋段地形地貌及地质情况：剥蚀丘陵地貌单元，自然坡度约20-30°，沟谷与线路呈大角度相交通过，沟谷内有小型溪流经过。隧道洞顶埋深22.3-53.0m，穿越中风化粉质砂岩。掌子面岩质硬，完整性较差，节理裂隙发育，中风化粉砂岩，灰色，岩芯多呈柱状，块径2-8cm，未有明显渗水情况。
英公特长隧道是临金高速全线控制性节点工程，工期紧张、任务繁重。因此，安全快速穿越浅埋段是本隧道顺利实施的决定性环节。
2 浅埋段前期准备工作
在隧道掌子面施工距浅埋段50m前，对浅埋段地表进行处理。测量人员根据隧道轴线、断面设计线和RTK测量精准定位方式，找出隧道开挖大致轮廓，然后进行地表处理。主要处理方法：因浅埋段位于沟谷腹地，无便道供中大型机械进入，故选用人工辅以小型机械的方式进行处理。首先清除表层草木及腐植土，并对溪流冲刷处进行土石回填夯实。其次，为防止浅埋段雨水溪流长久冲刷致使山体裂隙增大，增加隧道施工及后期管理运行的危险性，特在拱顶位置使用水泥土砌筑排水沟用于排水，并将流经浅埋段的小溪（全年大部分时间为枯水期）改道至排水沟。水泥土具体参数为：水泥掺量为10%，使用附近干净原土、水和少部分卵石拌和呈可塑状砌筑，密实度0.8～1.0，沟底厚度约300mm。
在地表加固及防排水等工作处理完成后，及时进行爆破振动观测点埋设并进行监测。
3 浅埋段施工情况
3.1 超前地质预报
由于英公特长隧道路线较长，水文地质复杂，勘察困难，勘察成果很难完全准确地探明浅埋段的范围和性质。因此，需加强超前地质预报工作，对围岩的破碎程度进行分析和验证，及时采取对应措施，确保浅埋段安全施工。
本隧道在浅埋段采用的是地质雷达法，仪器主要为双频探地雷达和屏蔽天线，它是一种利用脉冲电磁波来进行介质分布探测的勘探方法。地质素描每循环进行一次，地质雷达每30m扫描一次，两次重叠长度为5m。
3.2浅埋段超前支护
围岩不稳定是特长隧道浅埋段施工的最大困难，容易发生坍塌。实际施工中，打设超前锚杆进行预加固隧道拱部区域内的软弱围岩。采用A25×5mm先锚后灌式中空注浆锚杆，長4.5m，环向间距40cm，每排35根，搭接长度大于1m，外插角15°，可根据现场岩石节理面产状确定锚杆的最佳方向。
3.3浅埋段洞身开挖及初期支护
此浅埋段里程桩号ZK12+945-ZK13+080位于Ⅳ级围岩范围内，岩质较差，使用上下台阶开挖法进行开挖施工。主要施工工序：拱部超前锚杆施作→上台阶开挖→上台阶初期支护施作→下台阶错开开挖→下台阶初期支护施作→底部开挖（捡底）→仰拱及填充（底板）→二次衬砌。
爆破采用毫秒导爆管，上台阶炮孔数量82个，下台阶炮孔数量38个。炸药单耗0.8kg/m?，最大单段药量为21.6kg，每循环总装药量142.5kg。为确保安全，爆破时根据每循环围岩情况适当加密炮孔间距，减少单孔药量，控制每循环进尺1～2m左右。
爆破通风除尘后，及时对掌子面和初支面排险并初喷4cm厚喷射砼封闭。若掌子面有水流流出时，可使用钻机钻进水平孔，将排水小导管预埋至渗水处。钢筋网顺着初支面进行满铺，并保证不少于20cm的搭接。钢筋网与锚钉需连结牢固，多点连接，使钢筋网紧贴岩面，以免网片发生“弦振”，确保连接可靠。
钢支撑采用I14的工字钢材，钢架在加工厂分节段加工成型，运进掌子面后由人工配合机械进行安装，拱架间距为1m，按设计焊接纵向连接筋，拱脚放在C20预制砼垫块上。拱架的安装应确保垂直，以防止发生破坏和变形。
使用多臂凿岩台车注打系统锚杆，锚杆为φ25×5mm中空注浆锚杆，每环25根，每根长3.0m，纵横间距1.0×1.0m，梅花形布置。锚杆安装后进行孔内水泥注浆，采用标号C20早强水泥浆，水灰比为0.7，注浆压力0.5～2MPa。锁脚锚杆端部采用L型尾梢，并与工字钢焊接牢固。
喷射混凝土使用湿喷机作业，厚度为20cm，标号采用C25。喷射砼作业应按拱、墙分区段，先下后上的顺序进行，并保证工字钢与岩面间喷射紧密。
采用上下台阶的开挖方式即可保证机械人员开阔的施工作业面，也可保证施工进度。台阶对掌子面的稳定性起到保护作用，若浅埋段围岩变化较大，也可及时更改成三台阶七步开挖法等。
3.4浅埋段仰拱施工
浅埋段仰拱与掌子面间距不超过50m，每循环开挖长度不得超过3m，且需全幅施做，开挖前需完成下台阶锁脚锚杆施工。仰拱开挖完后，为了不干扰掌子面及下台阶施工，搭设全自动液压仰拱栈桥，满足平行施工作业。仰拱混凝土不得分多次浇筑。 3.5浅埋段二次衬砌施工
浅埋段防排水采用“防排结合，综合治理”的原则，做到防水可靠，排水顺畅。
衬砌背面与初期支护面间布设400g/㎡土工布和1.2mm厚EVA防水板，使漏水通过砌背φ100mmHDPE排水管引至两侧边沟，最终排出洞外。衬砌背面纵向排水管为φ100mmHDPE波纹管，沿隧道左右侧纵向通长设置，排水管设置在防排水层与岩面间，且要求防水板“U”型覆裹纵向排水管。若初支面有明显水迹渗出，可使用Ω型弹簧排水管将水引流至拱脚纵向排水管内。浅埋段对排水管进行加密，环向排水管间距为5m，横向排水管间距为25m，通过路面下横向排水沟与路面下纵向排水沟相接，将水收集后引排至洞外。
3.6浅埋段监控量测
浅埋段围岩每隔10m设置监测断面。主要监测项目有拱顶下沉、周边收敛及地表沉降，测点位于同一断面上。使用仪器：高精度全站仪、反光标靶等。监测频率：Ⅳ级围岩监测频率为1～2次/d。
根据实测数据，及时整理绘制开挖面时间曲线和关系图，对初始时间曲线进行回归分析，预测可能的最大值和变化速度。数据传输过程中应根据情况采取相应措施。
3.7浅埋段振动监测
振动监测设备采用L20-S爆破测振仪，是一种面向工程爆破振动、工程环境监测等领域对振動的监测、提示和分析的动态数据收集仪器，可提供3个通道的高精度记录，能够量化0.001cm/s～35.5cm/s的振动幅值，它可以完全覆盖爆破振动要求的所有范围。
测点布设于浅埋段地表距隧道拱顶最低点处，使用石膏将传感器固定于稳固水平石面上，需注意传感器的方向性，其中Z方向竖直，X、Y方向分别为指向爆源的水平径向及切向。将采集仪器连接到传感器后，设置参数，选择适当的触发电平，并确认仪器连接良好并进行调试，以确保能够接收到有效的信号。当振动超过仪器设置的触发水平时，开始记录和存储振动信号。
根据我国目前大多采用的M·A·萨道夫斯基地震动最大速度经验公式预测爆破振动强度，即为了解本浅埋段理论振动速度，根据以上公式与参数，该段围岩完整性一般，参考类似工程所得经验，选用K=200，α=1.8，预测振动最大速度Vmax=15.1264cm/s。本次监测中，最大水平振动速度值为2.0294cm/s，最大竖直振动速度值为6.4532cm/s，均远低于振动速度安全控制指标值，故，浅埋段是安全的。
4 结语
隧道浅埋段对施工有着很高的要求，因此，需要根据不同的地质情况，制定符合适宜的施工技术，才能有效解决施工中困难。本文通过提前洞顶地表处理，严格控制开挖进尺，加强支护和防排水施工，完善施工方案，加强防范手段和施工组织，有效地降低施工风险，确保浅埋段安全快速的完成，对后续类似隧道浅埋段工程提供了参考和经验。
参考文献
[1]李小青.隧道工程技术[M].北京：中国建筑工业出版社，2011.
[2]公路隧道施工技术细则，JTG/T F60-2029
[3]公路隧道施工技术规范，JTG/T3660-2020
[4]公路隧道设计细则，JTG/T D70-2010
关键词：特长隧道;浅埋段;振动监测
前言：
近年来，高速公路、铁路等基础建设蓬勃发展。山区高速公路隧道浅埋段为公路施工中较为困难的施工阶段，对技术上的要求比较高，因此，浅埋段隧道施工应缩短单次掘进长度、减少爆破炸药用量、加强支护、加强量测等原则。以英公隧道浅埋段的施工为例，介绍了在保证安全和质量的前提下，隧道浅埋段施工的相关技术。
1 工程概况
临金高速公路第TJ01标段里程范围为ZK0+000-ZK24+100，全长24.1km。英公隧道起讫里程ZK9+743-ZK14+195，全长4452m，英公隧道穿越东北-西南向低山，本段隧道最高海拔391.2m，山体总体往东北向延伸，两侧沟谷发育弱。
浅埋段地形地貌及地质情况：剥蚀丘陵地貌单元，自然坡度约20-30°，沟谷与线路呈大角度相交通过，沟谷内有小型溪流经过。隧道洞顶埋深22.3-53.0m，穿越中风化粉质砂岩。掌子面岩质硬，完整性较差，节理裂隙发育，中风化粉砂岩，灰色，岩芯多呈柱状，块径2-8cm，未有明显渗水情况。
英公特长隧道是临金高速全线控制性节点工程，工期紧张、任务繁重。因此，安全快速穿越浅埋段是本隧道顺利实施的决定性环节。
2 浅埋段前期准备工作
在隧道掌子面施工距浅埋段50m前，对浅埋段地表进行处理。测量人员根据隧道轴线、断面设计线和RTK测量精准定位方式，找出隧道开挖大致轮廓，然后进行地表处理。主要处理方法：因浅埋段位于沟谷腹地，无便道供中大型机械进入，故选用人工辅以小型机械的方式进行处理。首先清除表层草木及腐植土，并对溪流冲刷处进行土石回填夯实。其次，为防止浅埋段雨水溪流长久冲刷致使山体裂隙增大，增加隧道施工及后期管理运行的危险性，特在拱顶位置使用水泥土砌筑排水沟用于排水，并将流经浅埋段的小溪（全年大部分时间为枯水期）改道至排水沟。水泥土具体参数为：水泥掺量为10%，使用附近干净原土、水和少部分卵石拌和呈可塑状砌筑，密实度0.8～1.0，沟底厚度约300mm。
在地表加固及防排水等工作处理完成后，及时进行爆破振动观测点埋设并进行监测。
3 浅埋段施工情况
3.1 超前地质预报
由于英公特长隧道路线较长，水文地质复杂，勘察困难，勘察成果很难完全准确地探明浅埋段的范围和性质。因此，需加强超前地质预报工作，对围岩的破碎程度进行分析和验证，及时采取对应措施，确保浅埋段安全施工。
本隧道在浅埋段采用的是地质雷达法，仪器主要为双频探地雷达和屏蔽天线，它是一种利用脉冲电磁波来进行介质分布探测的勘探方法。地质素描每循环进行一次，地质雷达每30m扫描一次，两次重叠长度为5m。
3.2浅埋段超前支护
围岩不稳定是特长隧道浅埋段施工的最大困难，容易发生坍塌。实际施工中，打设超前锚杆进行预加固隧道拱部区域内的软弱围岩。采用A25×5mm先锚后灌式中空注浆锚杆，長4.5m，环向间距40cm，每排35根，搭接长度大于1m，外插角15°，可根据现场岩石节理面产状确定锚杆的最佳方向。
3.3浅埋段洞身开挖及初期支护
此浅埋段里程桩号ZK12+945-ZK13+080位于Ⅳ级围岩范围内，岩质较差，使用上下台阶开挖法进行开挖施工。主要施工工序：拱部超前锚杆施作→上台阶开挖→上台阶初期支护施作→下台阶错开开挖→下台阶初期支护施作→底部开挖（捡底）→仰拱及填充（底板）→二次衬砌。
爆破采用毫秒导爆管，上台阶炮孔数量82个，下台阶炮孔数量38个。炸药单耗0.8kg/m?，最大单段药量为21.6kg，每循环总装药量142.5kg。为确保安全，爆破时根据每循环围岩情况适当加密炮孔间距，减少单孔药量，控制每循环进尺1～2m左右。
爆破通风除尘后，及时对掌子面和初支面排险并初喷4cm厚喷射砼封闭。若掌子面有水流流出时，可使用钻机钻进水平孔，将排水小导管预埋至渗水处。钢筋网顺着初支面进行满铺，并保证不少于20cm的搭接。钢筋网与锚钉需连结牢固，多点连接，使钢筋网紧贴岩面，以免网片发生“弦振”，确保连接可靠。
钢支撑采用I14的工字钢材，钢架在加工厂分节段加工成型，运进掌子面后由人工配合机械进行安装，拱架间距为1m，按设计焊接纵向连接筋，拱脚放在C20预制砼垫块上。拱架的安装应确保垂直，以防止发生破坏和变形。
使用多臂凿岩台车注打系统锚杆，锚杆为φ25×5mm中空注浆锚杆，每环25根，每根长3.0m，纵横间距1.0×1.0m，梅花形布置。锚杆安装后进行孔内水泥注浆，采用标号C20早强水泥浆，水灰比为0.7，注浆压力0.5～2MPa。锁脚锚杆端部采用L型尾梢，并与工字钢焊接牢固。
喷射混凝土使用湿喷机作业，厚度为20cm，标号采用C25。喷射砼作业应按拱、墙分区段，先下后上的顺序进行，并保证工字钢与岩面间喷射紧密。
采用上下台阶的开挖方式即可保证机械人员开阔的施工作业面，也可保证施工进度。台阶对掌子面的稳定性起到保护作用，若浅埋段围岩变化较大，也可及时更改成三台阶七步开挖法等。
3.4浅埋段仰拱施工
浅埋段仰拱与掌子面间距不超过50m，每循环开挖长度不得超过3m，且需全幅施做，开挖前需完成下台阶锁脚锚杆施工。仰拱开挖完后，为了不干扰掌子面及下台阶施工，搭设全自动液压仰拱栈桥，满足平行施工作业。仰拱混凝土不得分多次浇筑。 3.5浅埋段二次衬砌施工
浅埋段防排水采用“防排结合，综合治理”的原则，做到防水可靠，排水顺畅。
衬砌背面与初期支护面间布设400g/㎡土工布和1.2mm厚EVA防水板，使漏水通过砌背φ100mmHDPE排水管引至两侧边沟，最终排出洞外。衬砌背面纵向排水管为φ100mmHDPE波纹管，沿隧道左右侧纵向通长设置，排水管设置在防排水层与岩面间，且要求防水板“U”型覆裹纵向排水管。若初支面有明显水迹渗出，可使用Ω型弹簧排水管将水引流至拱脚纵向排水管内。浅埋段对排水管进行加密，环向排水管间距为5m，横向排水管间距为25m，通过路面下横向排水沟与路面下纵向排水沟相接，将水收集后引排至洞外。
3.6浅埋段监控量测
浅埋段围岩每隔10m设置监测断面。主要监测项目有拱顶下沉、周边收敛及地表沉降，测点位于同一断面上。使用仪器：高精度全站仪、反光标靶等。监测频率：Ⅳ级围岩监测频率为1～2次/d。
根据实测数据，及时整理绘制开挖面时间曲线和关系图，对初始时间曲线进行回归分析，预测可能的最大值和变化速度。数据传输过程中应根据情况采取相应措施。
3.7浅埋段振动监测
振动监测设备采用L20-S爆破测振仪，是一种面向工程爆破振动、工程环境监测等领域对振動的监测、提示和分析的动态数据收集仪器，可提供3个通道的高精度记录，能够量化0.001cm/s～35.5cm/s的振动幅值，它可以完全覆盖爆破振动要求的所有范围。
测点布设于浅埋段地表距隧道拱顶最低点处，使用石膏将传感器固定于稳固水平石面上，需注意传感器的方向性，其中Z方向竖直，X、Y方向分别为指向爆源的水平径向及切向。将采集仪器连接到传感器后，设置参数，选择适当的触发电平，并确认仪器连接良好并进行调试，以确保能够接收到有效的信号。当振动超过仪器设置的触发水平时，开始记录和存储振动信号。
根据我国目前大多采用的M·A·萨道夫斯基地震动最大速度经验公式预测爆破振动强度，即为了解本浅埋段理论振动速度，根据以上公式与参数，该段围岩完整性一般，参考类似工程所得经验，选用K=200，α=1.8，预测振动最大速度Vmax=15.1264cm/s。本次监测中，最大水平振动速度值为2.0294cm/s，最大竖直振动速度值为6.4532cm/s，均远低于振动速度安全控制指标值，故，浅埋段是安全的。
4 结语
隧道浅埋段对施工有着很高的要求，因此，需要根据不同的地质情况，制定符合适宜的施工技术，才能有效解决施工中困难。本文通过提前洞顶地表处理，严格控制开挖进尺，加强支护和防排水施工，完善施工方案，加强防范手段和施工组织，有效地降低施工风险，确保浅埋段安全快速的完成，对后续类似隧道浅埋段工程提供了参考和经验。
参考文献
[1]李小青.隧道工程技术[M].北京：中国建筑工业出版社，2011.
[2]公路隧道施工技术细则，JTG/T F60-2029
[3]公路隧道施工技术规范，JTG/T3660-2020
[4]公路隧道设计细则，JTG/T D70-2010