第十四讲-隧道工程突水突泥突石灾害分析

隧道突水突泥
灾害
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突水突泥事故工程案例
（1）渝怀铁路圆梁山隧道 2002年9月10日，圆梁山隧道进口正洞下导 坑开挖到3414米（DK354+879），爆破后揭示 溶腔口，有少量黄泥挤出。会商后施工混凝土 挡墙，突然发生大规模突水突泥，瞬间突泥 4200立方，最大涌水量710立方/小时，淤积导 坑244米,造成多名作业人员遇难，工程损失惨 重，影响施工一年之久。突泥点埋深550米。 该灾害属岩溶突水突泥灾害。 1
前期突水突泥照片
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突水突泥后地表坍陷照片
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（8）南广铁路白云隧道 2010年1月14日，白云隧道出口开挖 到696米（DK334+733），爆破后发生小型 突水突泥，突泥量约200立方。经会商清 淤时，再次发生大规模突水突泥，突泥量 约2000立方，突水量约300立方/小时，淤 积长度150米，造成多名作业人员遇难。 突泥点对应地表坍陷，陷坑面积300平方 米，深20米。突泥点埋深80米。该灾害属 断层突水突泥灾害。
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（2）工序环节 灾害主要发生在开挖或清淤 两个工序环节。 （3）预测预报 从灾害结果来看，几座隧道 突水突泥的规模都非常大。加强 地质超前预测预报，溶腔或断层 等不良地质是可以发现的。
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（4）工程处理
九座隧道中： ①野三关隧道是突发性灾害。 ②圆梁山、梁山、白云三座隧道是 先发生小型突水突泥，在处理过程中 发生大规模突水突泥造成灾害。 ③马鹿箐、大支坪、象山三座隧道 是注浆加固开挖时发生灾害。
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水文地质：溶腔主要受地表洼地降雨补给， 汇水面积约6平方公里。
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经注浆试验，该溶腔采用注浆处理难 度大，确定采取释能降压方案处理。 2009年10月26日平导贯通后，通过10 个钻孔以3000立方/小时排量控制放水， 共放水65万方，水压力由0.43MPa逐渐 下降，稳定在0.01MPa后，对该溶腔爆 破。 释能降压后，溶腔水通过横通道排入 平导。基底采取加强板梁通过，确保运 营安全。
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（3）参建各方必须严格执行确定 的技术方案，落实实施责任制和追究 责任制。方案调整必须履行相关程序。 （4）高风险隧道必须建立进洞条 件、进洞记录、视频监控、声光报警、 应急照明、安全逃生、洞内抽排水等 安全保障措施。
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高风险隧道必须在 风险的识别与评估、风 险的控制与规避的各个 环节实行全过程的标准 化管理。
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大规模突泥后照片
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突泥后地表坍陷照片
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（7）龙厦铁路象山隧道
2009年12月24日，象山隧道进口开挖到4468 米（YDK24+158），注浆完成后开挖时，初期支 护开裂、掉块，发生坍塌约600立方，涌水量约 200立方/小时。之后，突水持续变大，最大涌水 量约7000立方/小时，隧道被淹。【该注浆段30 米（设计开挖25米），上中部已经开挖完成，下 部开挖22米（距预设计位置3米）】。突水后地 表大面积沉降、坍陷，房屋开裂、倒塌，搬迁 800余人，经济损失较大。突水突泥点埋深150米。 该灾害属岩溶突水突泥灾害。 16
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溶腔放水降压照片
溶腔释能降压录像
溶腔释能降压后照片
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●F11断层 处理
F11断层 宽253米，埋 深270米，由 构造角砾岩、 碎裂岩和断层 泥组成，超前 探孔单孔最大 涌水量1800立 方/小时，水 压力2.3MPa。
地面卫星照片
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F11超前探孔录像
针对F11断层，制定了“分水 降压、注浆加固、交替推进、带水 作业”总体施工原则。现场组织专 业化注浆队伍，配备高效钻孔、注 浆设备，实施信息化注浆，进行标 准化管理，安全、快速完成了断层 段的处理。
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大规模突泥后照片
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突水突泥后地表坍陷照片
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（9）贵昆铁路六沾段六盘水隧道 2010年2月5日，六盘水隧道出口开 挖到632米（DK248+228），后方170米 位置初期支护（工20b）破坏坍方，长 度约50米，造成8名施工人员被困。该 段为充填粘土夹块石溶腔，前期施工时 连续发生小型坍方，采取超前大管棚并 注浆加固后通过。坍方点埋深约100米。 该灾害属岩溶处理通过后坍方灾害。
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（6）厦深铁路梁山隧道 2009年3月14日，梁山隧道进口开 挖到2505米（DK96+505），出碴时，发 生小型突泥，突泥量约200立方。经会 商清淤时，突然发生大规模突水突泥， 突泥量约8000立方。4月6日再次突泥， 突泥量约2万立方，淤积长度230米。突 泥后地表坍陷，陷坑面积50平方米，深 20米。突泥点埋深270米。该灾害属断 层突水突泥灾害。
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F11标准化注浆照片
为防范风险隧道发生突水突泥灾害， 请记住以下关键词。 ●风险源：水、高压、岩溶与断层 ●技术方案：释能降压、帷幕注浆 ●安全措施：进洞条件、超前预报、 水文监测、防灾报警 ●管理制度：专项机制、决策制度、 分级督办
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④六盘水隧道是溶腔采用大管棚 注浆加固通过后发生灾害。 ⑤云雾山隧道是超前探孔时，孔 口未安设闸阀造成灾害。 从发生灾害的几种类型来看，在 复杂地质条件下，应在超前预报、 涌出物处理、注浆质量和开挖支护 等方面予以加强。
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综合以上分析，发生灾害的原 因主要体现在以下三个方面： ①未发现风险源 ②发现风险源，但技术方案不 合理。 ③发现风险源，但施工管理措 施不到位。
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大规模突水涌砂监控录像
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（5）宜万铁路云雾山隧道 2008年7月21日，云雾山隧道出口 开挖到3079米（DK245+645），进行超 前探孔时，突然发生突水涌砂，涌砂量 约1000立方，涌水量约780立方/小时， 造成Ⅰ线淹井1035米、Ⅱ线淹井710米。 突泥点埋深700米。该灾害属岩溶突水 突泥灾害。
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【齐岳山隧道岩溶及断层处理案例】 齐岳山隧道全长10.528公里，隧道 进口施工中揭示大小溶洞187个，其中 22个规模较大。穿越长253米的高压富 水断层。隧道施工中，严格实施标准化 管理，隧道安全建成，未发生任何灾害。
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●629溶腔处理 2006年5月26日，隧道 进口开挖到2374米 （DK363+629），通过地 质超前预报，探测到629 充水溶腔。溶腔纵向长 12m，最大水压0.68MPa。 为制定方案，现场加强超 前钻探，判断溶腔型态， 进行综合水文地质分析。
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坍方照片
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突水突泥工程特征分析
对以上九个隧道，从“地质 特征、工序环节、预测预报、 工程处理”四个方面进行灾害 分析。
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（1）地质特征 ●水是灾害发生的根源。 ●隧道埋深大，处于高压状态。 ●隧道穿越溶洞、断层破碎带 或接触带等不良地质体。 综合来看，“高压、富水、不 良地质”三者不利组合是诱发突水 突泥突石灾害的地质条件。
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（4）设计单位作出水文监测专项 设计（包括降雨量、涌水量、水 压），施工单位负责实施，监理单 位负责核查。 （5）施工单位对超前钻孔和水文 监测的真实性负责，监理单位全过 程旁站，设计单位负责地质和水文 综合分析。
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（6）施工过程中，预报到 溶腔或断层等异常时，由建 设单位组织论证，进行风险 评估。方案未制定前，施工 单位不得将掌子面爆开。
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突水突泥灾害防范与应对 要防止突水突泥灾害的发 生，必须做好以下两项重要 工作：一是风险的识别与评 估，二是风险的控制与规避。
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3.1风险的识别与评估
（1）设计单位根据地质勘察资料进 行隧道风险等级划分，制定技术措施。 （2）由建设单位组织风险评估，并 制定高风险安全防范管理专项机制。 （3）对风险隧道进行超前预报专项 设计，纳入工序管理。尤其要加强超前 钻孔和超前炮孔钻探。
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7Leabharlann 8（4）宜万铁路大支坪隧道 2008年4月30日，大支坪隧道进口 开挖到2771米（DK132+913），注浆完 成后进行开挖，专职安全员发现异常， 立即下令撤人。随后，突然发生大规模 突水涌砂，涌砂量约4000立方，最大涌 水量4万立方/小时，淤积长度200米。 由于采取了防范措施，未造成人员伤亡。 突泥点埋深约160米。该灾害属岩溶突 水突泥灾害。
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大规模突水突泥录像
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（3）宜万铁路野三关隧道 2007年8月5日，野三关隧道出口开 挖到5444米（DK124+602），出碴时，突 然发生突水突泥突石，瞬间涌出泥砂与 块石约5万立方，最大涌水量约15万立方 /小时，将洞内机械设备冲出500米后解 体，造成多名作业人员遇难，经济损失 巨大，影响施工一年之久。突泥点埋深 约200米。该灾害属岩溶突水突泥灾害。
开始时突泥照片
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大规模突泥后照片
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（2）宜万铁路马鹿箐隧道 2006年1月21日，马鹿箐隧道出口平 导开挖到3174米（PDK255+978），注浆加 固后开挖出碴时，突然发生突水突泥，瞬 间突泥8万立方，最大涌水量72万立方/小 时，淤积平导1600米，正洞1000米，造成 多名作业人员遇难，经济损失巨大，影响 施工一年之久。突泥点埋深约400米。该 灾害属岩溶突水突泥灾害。
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3.2风险的控制与规避
（1）超前预报探测到溶腔或断层时， 以及发生小型涌泥时，由建设单位组织研 究确定重大技术方案。方案制定应广泛听 取参建各方建议，必要时邀请专家论证。 方案选择应把安全放在首位。 （2）对极其复杂的溶腔或断层，应进 行迂回绕避、增设泄水洞、释能降压和注 浆加固等方案的预设计，进行多方案比选。