隧道施工中突水突泥事故原因分析及预防措施

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第42卷第14期

• 176 •

2 0 1 6 年 5 月

山西建筑

SHANXI ARCHITECTURE

Vol . 42 No . 14May . 2016

文章编号:1009-6825 (2016) 14-0176-02

隧道施工中突水突泥事故原因分析及预防措施

祝立栋

(中铁十二局第二工程公司,山西太原030032)

摘要:从地质作用、施工工序、超前预报、灾害评估等方面,分析了隧道施工中突水突泥事故发生的原因,并阐述了预防隧道施工 事故的措施,有助于保护隧道施工的进度和质量。关键词:隧道,突水突泥,超前预报,注浆

中图分类号:U 458

文献标识码:A

1突水突泥事故原因分析

突水突泥事故主要是在施工过程中,隧道施工掌子面前方或

者开挖轮廓四周的特大岩溶溶腔突然压溃临界面,造成突水突泥 地质灾害。这种灾害的发生具有突然性、巨大性,造成人员伤亡 最多、经济损失最大,事故原因可归纳为以下几点。

1)

地质作用。首先是水的作用,水是突水突泥灾害发生的最

大根源。其次是压力高,隧道一般埋深都比较大,通过爆破开挖

之后,打破原有平衡压力,处于高压状态。还有就是不良地质,隧

道一般存在长、大、深等特点,沿途经历围岩变化繁多,隧道在穿

越溶洞、断层破碎带或接触带、地下河等不良地质时,特别容易发

生突水突泥灾害。综合来看,“富水、高压、不良地质”三者不利组

合是诱发突水突泥灾害的主要地质条件。

2) 工序环节。a .通过对多起突水突泥的研究发现,突水突泥

灾害大多发生在开挖环节中。对不良地质围岩的盲目不合理开

挖,开挖进尺过大,是造成突水突泥的主要原因;b .前期发生小范

围突水突泥清派过程中。在很多大型突水突泥灾害发生前,都会

发生前期小型、局部、小范围的突水突泥,在处理方法及措施不完

善的情况下,盲目的进行清淤工作,极大的增加了后期大型突水

突泥灾害所造成的风险。

3) 超前预测预报。现在很多项目对超前预报工作很不重视,

对于规范要求的超前预报工作敷衍了事,未起到提前了解开挖前

方具体地质情况的作用,对于自己多年的隧道施工经验盲目自

信,大大的增加了不良地质突水突泥灾害的发生几率。

4) 初期支护及围岩量测。不良地质围岩初期支护未按照设

计要求施作,钢架型号不符、钢架间距过大、系统锚杆长度及数量

不足、锁脚锚杆长度及角度不够、喷锚不密实背后脱空等不规范

的施工作业。在初期支护后未及时、长期的进行围岩量测工作,

未及时掌握围岩变化情况。

5) 灾害评估不足,处理不彻底。通过对多起突水突泥的研究

发现,在前期发生小型小范围突水突泥后,对于灾害的评估不充

分,在注浆加固处理后,因为处理不彻底,开挖时再次发生大规

模、大范围的突水突泥灾害,对人员、设备造成重大伤害。

2事故预防措施

从突水突泥灾害发生原因来看,在复杂地质条件下,应在开挖

支护、涌出物处理、超前预报及注浆处理质量等方面进行加强。

1)在复杂地质条件下,在开挖支护时,应遵循“缩短开挖、减 弱爆破、加强支护、增加量测频率”的指导原则,严格控制现场开

挖进尺。a .缩短开挖、减弱爆破:通过增加打眼数量、缩短打眼深 度、减少装药量,从而减少开挖进尺的原则,减少对周边围岩的扰

动;b .加强支护:针对极破碎围岩地段,应采取打设锚杆、挂设网 片、喷射混凝土联合支护的原则。如果锚网喷支护仍不能提供足 够的支护能力时,应及时装设钢架(工字钢或格栅钢架)支撑加强 支护;c .增加量测频率:在开挖支护完成后,立即组织测量班对初 支进行监控量测工作,及时准确掌握围岩变化情况。如果围岩变

化较大,应及时制定相应的补救措施或方案。

2) 在发生小型突水突泥灾害后,进行涌出物处理时,应遵循

先完善处理方案后清理的原则,发生灾害项目部应及时成立灾害

处理指导小组,制定合理的处理方案,在评估可行后进行下一步

清淤工作。灾害发生后应先查阅图纸等资料,掌握该段围岩情况

及地下水发育情况,研究可能发生的后续灾害,结合超前预报工

作,判断前方具体地质情况,制定合理的处理方案。

3) 重点加强超前预报工作。对于复杂不良地质,应该进行多

类型超前预报相结合的方法,一般采用的超前预报方法有综合物

探超前探测法、水平钻孔超前探测法、洞内综合地质法、围岩大变

形与膨胀性预测预报法。a .综合物探超前探测:包括远距离超前

探测、中距离超前探测和红外探测。远距离超前探测拟采用方法

为地震波地质探测仪法,探测前方距离约1〇〇 m ,每循环搭接

20 m ;中距离超前探测拟采用地震反射波法和地质雷达探测法,

探测前方距离约30 m ,每循环搭接5 m ;红外探测定性预报掌子面

前方30 m 范围内地下水发育情况,每循环搭接5 m 。b .水平钻孔

超前探测:包括单孔水平钻探法、1孔〜4孔偏角超前钻探法、利

用炮眼加深超前探测法。单孔水平钻探法:能够超前探测30 m ,

每循环搭接不小于5 m ,可以探测中近距离物探超前探测的异常

地段;1孔〜4孔偏角超前钻探法:超前探测30 m ,每循环搭接

5 m ,验证中近距离物探超前探测的异常地段和排水降压,富水岩

溶发育区超前钻探应终孔于洞室开挖轮廓线外5 m 〜8 m ;利用炮

眼加深超前探测法:根据物探及超前钻孔成果资料,在每一循环

钻设炮眼时布设5个〜20个钻孔加深3 m 〜5 m 作为探测孔。

c .洞内综合地质法:包括地质调查法、洞内涌突水的实时监测。

地质调查法是充分利用洞室的掌子面与侧壁,主要进行地层岩性

特征、断层破碎带及影响带、裂隙密集发育带与构造挤压破碎带、

软弱夹层带、岩性突变与地层界线等的产状、性质与发育程度、岩

体破碎程度与填充情况、涌(突)水突泥、塌方冒顶与围岩变形破 坏的部位、特征、方式与规模及随时间的变化特征等的详细量测 和地质素描,绘制施工实时地质图。洞内涌突水的实时监测:洞 室内各涌水点(掌子面钻孔、炮眼、岩溶管道突水)的实时监测,洞 室洞身突水动态监测,洞室洞内气温与湿度的实时监测,隧道通 过地带地下水(岩溶水)地表排泄点与地表水等的实时监测,在此 基础上,再用多种方法综合分析计算涌水量与涌水水压,对掌子面

收稿日期=2016-03-05

作者简介:祝立栋(1987-),男,助理工程师

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