隧道工程突泥突水灾害处治技术

隧道工程突泥突水灾害处治技术
摘要：随着我国国民经济的快速发展，地下空间的开发利用受到越来越多的关注。

目前我国正在建设的铁路隧道已达6000公里，规划的隧道近9000公里。

在
隧道工程施工中，由于地质因素复杂，地质灾害频繁发生。

在隧道施工过程中，
不可避免地通过断层断裂带和其他不良地质断层带在地下水开发，易发生突涌泥
石流等地质灾害，对施工安全产生严重影响。

本文分析了隧道工程突泥突水灾害
处治技术。

关键词：隧道工程；突泥突水灾害；处治技术；
目前隧道防排水设计基本遵循以排为主，防排结合的原则，隧道长时间的失水会引发水
环境问题，影响人们正常的生产和生活，因而隧道防排水以堵为主，限量排放的意识逐渐加强，在隧道施工中通过注浆堵水和全包防水措施，能大量减少出水量，缩小失水影响范围有
效减轻水环境问题。

一、概述
隧道突泥突水造成的主要灾害为反坡隧道被淹、地表坍陷和施工人员伤亡。

深长隧道缩
短了线路长度，改善了线路条件，也带来了新的问题，在山上不可避免地通过断层破裂带,岩
溶区和其他不良地质和岩石断层破裂带松散和破碎,更好的指导地下水水具有良好的液压与表
面的情况下,容易产生高压突然涌出的泥浆和其他地质灾害严重影响施工的安全。

隧道突泥突
水灾害的发生主要是由于未采取超前预测预报措施，冒然揭示不良地质所致。

为防止灾害的
发生，应加强超前地质预测预报工作，严格执行先处理、再开挖的技术方案。

根据隧道的衬
砌结构和水环境的相互作用，同时考虑地下水压对衬砌的破坏作用，提高了衬砌混凝土的强
度和厚度，使其具有抗压特性，混凝土的抗渗等级不低于P12，满足《地下工程防水技术规范》一级标准。

隧道长期大量出水会引发该地层地下水位的变化，导致严重的水环境问题，
从而产生了“以堵为主，限量排放”的治理方式。

二、实例分析
1.工程概况。

某隧道最大埋深约300m，最大横坡均为－2 %。

隧道区属于低山地貌，地
形起伏较大，山体形态不规则，其山脉走向大致呈南北向，洞身穿越山体，山坡植被茂密，
沟谷水田发育，走向以北西向为主。

地形切割强烈，V字形山谷，起伏变化，隧道轴线穿过
地块，地面标高660 ~ 89000米。

表面的斜率是35到60度。

山坡上的植被主要由杉木、松
木和灌木组成，基岩零星分布。

隧道通过区域两处断裂，也与背斜和向斜相关联，具有丰富
的地下水、结构发育、施工通风和逆坡排水困难，施工时间紧、节水要求、施工难度大、特
点复杂。

2.突水、突泥过程及特征。

隧道右洞出口端开挖，掌子面中间揭露断层，断层下窄
( 1.5 ～2.0m) 上宽( 4.0～ 5.0m) ，断层是砾石和断层泥的水泥，断层与隧道的交点为35度至
45度。

在拱顶双甲板小管灌浆完成后，通过开孔检查注浆，检测注浆条件。

大量的混合角砾岩、水泥骨料和水从洞中倾泻而出，流速约为1100m3。

根据先进的注浆+径向注浆水处理项
目建设完成后长管棚的支持,主要支持强化和灌浆墙,因管道灌浆,隧道灌浆,灌浆,打开墙,标本
的开挖,突水事故的脸,突然水和泥浆泄漏约6000立方米,石、砾石、断层角砾岩、断层泥和水
混合物。

泥石覆盖的孔的长度约为9000米。

与此同时，挖掘小车将发射约8000米，这两艘
客轮将发射约600米。

随着时间的推移，水质逐渐变得清晰，水量也没有变化。

断裂带宽度
显示宽度约15 ~ 20m，带宽约20 ~ 30m。

带内的岩缝非常发育，岩体断裂，碎裂等碎裂结构。

核心部分被压碎和破碎，主要部分接近于断层的下盘。

3.工程地质分析。

此类未胶结的富水压性断层破碎带突水、突泥具有相应的特征及模式。

一是含水体特征。

压性断层受强烈挤压后，其上盘岩体破碎形成破碎带并进行定向排列，顺
延断层长轴方向平行于断层面形成破碎带，破碎带内岩体节理裂隙发育，间或充填黏土等。

主断面多由糜棱岩或断层泥组成，分布于主受力面，属于相对隔水层。

因此，压性断层上盘
强烈破碎带多富水，当其与表水或其他地下含水构造单元相通时则成为地下水过水通道。

二
是突水模式。

调查和钻孔地下水位高度及暴露的隧道顶部沟槽冲水高，地下水位高，水位差
约2.1米，并与地表水相通，并有横向断裂供水。

高水压力与破碎的水通过阻断含水层和隔
水层厚度不能释放,当不工作在前部顶壁破碎区水压力造成的隧道开挖,或由于雨季降水使断
层的上盘的压力水丰富的地下水位上升破碎,破碎板与水和隧道开挖工作面不透水层厚度小于
或等于最小安全厚度的地下水位在新的条件下,地下水含水层的水突破流入的水泥浆或解除隧
道水和泥浆破裂形式。

三是突水特征。

断层上盘未胶结破碎带含水体产生的巨大压力，突破
了隔水岩盘包括压性断层主断层带及隧道前期施工的止浆墙。

第一次涌水、涌泥携带泥混角砾、水泥团块及充填于破碎岩块间的泥砂，呈流塑浑浊状，其物质主要来源于隧道所在剖面
上方主断层面及附近止浆液，砾、断层泥等水混合物为主，水质混浊。

随时间推移，水质逐
渐清澈，水量大小未变。

通过地质调查、钻探工程分析和第一前披露流入的水,泥含量变化情
况后,松散的富水阻力的顶壁断层破碎带是一个封闭的轴承结构,水随时间不是疲惫,而是地下
水轴承结构和垂直单位地表水和断层本身破裂水变化从小型到大型,直至稳定。

当疏松的富强
耐水断层破裂带的,隧道施工方向从断层的下盘上建设方向,水突破泥浆围岩检查断层泥或糜
棱岩构成的主要断层断裂带和隧道施工期间的压力。

因此，首先是水、泥浆的第一次流入，
然后在饱和粘土之间填入破碎的岩石，形成泥浆或水饱和粘土，形成泥石流隧道。

大部分材
料主要靠近主断裂带和附近的泥质混合砾石，水质浑浊，然后逐渐清晰。

第一次在涌出的水
和涌出的泥浆在隧道或断层糜棱岩断层泥和破碎岩石之间的水饱和粘土排放;在第二次突水、
突泥时，其主要是附近的主要部分岩体破碎区和影响区,少量的泥浆注入,建设第一流入的水,
泥将悬着水沉积物中裂缝了,所以在第二次水和泥浆破裂明显更大。

随着时间的推移，水质逐
渐清晰，但水的大小并没有改变。

疏松的富水断层的破碎带抵制岩石水突破是主要的抗压断
层断裂带(第一流入的水、泥浆等),或挂墙破碎带和影响的岩石(如第二次水和泥浆破裂),突水
瞬间破裂的特点和特征。

隧道面轮廓线的开挖，以及含相对不透水层的水的底部，小于或等
于水在高压水突水突水特性中安全厚度的最小距离。

突然发生的情况是，当隧道开挖的外轮
廓与含水层底部的最小距离小于或等于安全厚度时，隧道内的突水往往没有前驱，突破发生。

4.处治措施。

隧道开挖施工时破坏了该地段的隔水层，采用注浆的方式，将浆液注入玄
武岩的裂隙中，使松散破碎的岩体胶结在一起，截断岩体中的水流通道，形成一定厚度的隔
水层，起到堵水和加固围岩的作用。

在前两次突水、突泥事故中，虽然断层上的井壁上的巨
大压力暂时释放出来，但泥浆和石头已经覆盖了孔的长度，达到了90m，并密封了压力出口。

根据挂壁的特点在疏松的断层破裂带,隧道施工地质预报,断层破裂带的顶壁水丰富的地下水
位逐渐回到原来的水平,和面对的主要断层面附近形成水囊。

基于此类突水、突泥特性，如贸
然从现有右洞隧道开挖掌子面正面施工，边加固边清除已经垮塌覆盖于洞体的泥、石堆积体，势必引起再次发生事故。

因此，右孔的施工顺序从左孔的构造反转到断裂的上壁，并采用全
面帷幕灌浆。

隧道开挖到顶部，可以释放出巨大的断水压力产生的上非固结含水层，为前端
隧道帷幕灌浆施工提供了可行性。

同时，进一步论证了该方法的可行性和安全性。

加固效果
已经实现，隧道已成功通过富水断层。

在隧道施工中，应注意环境问题，根据影响，应采取有效的预防措施，及早发现和预防，减少或消除水环境的影响，营造和谐的施工环境。

隧道施工中水文地质条件复杂多变。

为防
止水环境问题，应综合考虑水文、地质和工程结构，并采取预防措施，改善地质条件，优化
工程结构，有效阻止了水环境问题的发展，同时为影响范围内地下水的恢复打下了基础。

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